酸度計(jì)的工作原理及使用方法

酸度計(jì)的工作原理及使用方法酸度計(jì)（pH計(jì)）的工作原理酸度計(jì)(以下簡稱pH計(jì))是采用氫離子選擇性電極測量液體pH值的一種廣泛使用的化學(xué)分析儀器。酸度計(jì)是用電勢法來測量pH值的，其基本原理是:將一個連有內(nèi)參比電極的可逆氫離子指示電極和一個外參比電極同時浸入到某一待測溶液中而形成原電池，在一定溫度下產(chǎn)生一個內(nèi)外參比電極之間的電池電動勢。這個電動勢與溶液中氫離子活度有關(guān)，而與其它離子的存在基本沒有關(guān)系。儀器通過測量該電動勢的大小，最后轉(zhuǎn)化為待測液的pH值而顯示出來。實(shí)驗(yàn)中為了操作方便，常常把連有內(nèi)參比電極的氫離子指示電極和外參比電極復(fù)合在一起構(gòu)成復(fù)合電極。復(fù)合電極的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。其主要組成部件如下：圖1復(fù)合pH電極的基本結(jié)構(gòu)示意圖(1)玻璃薄膜球泡：它是由具有H+交換功能的鋰玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在0.1-0.2mm左右，25oC下的電阻值<250兆歐。(2)玻璃支持管：是支持電極球泡的玻璃管體，由電絕緣性優(yōu)良的鉛玻璃制成，其膨脹系數(shù)與電極球泡玻璃一致。(3)內(nèi)參比電極：多為Ag/AgCl電極或飽和甘汞電極，主要作用是提供一個穩(wěn)定的參比電勢，要求其電極電勢穩(wěn)定，溫度系數(shù)小。(4)內(nèi)參比溶液：為pH值恒定的緩沖溶液或濃度較大的強(qiáng)酸溶液，如0.1mol/LHCl溶液。(5)電極殼：電極殼是支持玻璃電極和液接界，盛放外參比溶液的殼體，通常由聚碳酸酯(PC)塑壓成型或者玻璃制成。PC塑料在有些溶劑中會溶解，如丙酮、四氯化碳、三氯乙烯、四氫呋喃等，如果測試液中含有以上溶劑，就會損壞電極外殼，此時應(yīng)改用玻璃外殼的pH復(fù)合電極。(6)外參比電極：多為銀/氯化銀電極或飽和甘汞電極，其作用也是提供一個穩(wěn)定的參比電勢，要求其電極電勢穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，溫度系數(shù)小。(7)外參比溶液：常為飽和氯化鉀溶液或KCl凝膠電解質(zhì)。(8)液接界：液接界是外參比溶液和被測溶液之間的連接部件，要求滲透量大且穩(wěn)定，通常由瓷砂芯材料構(gòu)成。(9)電極導(dǎo)線：為低噪音金屬屏蔽線，內(nèi)芯與內(nèi)參比電極連接，屏蔽層與外參比電極連接。使用復(fù)合電極之前，必須將電極中的玻璃薄膜球泡在水中浸泡，使之形成一個三層結(jié)構(gòu)，即中間的干玻璃層和兩邊的“水合硅膠層”。當(dāng)球狀玻璃膜的內(nèi)外玻璃表面與水溶液接觸時，Na2SiO3晶體骨架中的Na+或Li2SiO3中的Li+與水溶液中的H+發(fā)生交換：G-Na++H+=G-H++Na+或G-Li++H+=G-H++Li+因?yàn)樵摻粨Q過程的平衡常數(shù)很大，因此，玻璃膜內(nèi)外表面層中的Na+或Li+的位置幾乎全部被H+所取代，從而形成所謂的“水合硅膠層”。當(dāng)把浸泡好的玻璃電極插入到待測溶液中時，水合硅膠層與溶液接觸，由于硅膠層表面H+活度和溶液中H+活度不同，形成活度差，H+便從活度大的一方向活度小的一方遷移，從而在硅膠層與溶液中建立了平衡，改變了膠-液兩相界面的電荷分布，產(chǎn)生一定的相界電勢。同理，在玻璃膜內(nèi)側(cè)水合硅膠層-內(nèi)部溶液界面也存在一定的相界電勢。其相界電勢可用下式表示：和式中a1、a2分別表示外部待測溶液和內(nèi)參比溶液中H+的活度；a1ˊ、a2ˊ分別表示玻璃膜外、內(nèi)水合硅膠層表面的H+活度；K1、K2分別為由玻璃膜外、內(nèi)表面性質(zhì)決定的常數(shù)。因?yàn)椴Ａ?nèi)外表面性質(zhì)基本相同，所以k1=k2，又因?yàn)樗瞎枘z層表面的Na+或Li+全部都被H+所取代，故a1ˊ=a2ˊ,因此由于內(nèi)參比溶液中H+活度a2是一定值，故：步驟以反復(fù)調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器和斜率調(diào)節(jié)器，以達(dá)到最佳的儀器校對效果。7）清洗電極，并吸干電極球泡表面的余水待用。（4）測量eq\o\ac(○,1)將復(fù)合電極加液口上所套的橡膠套和下端的橡皮套全取下，以保持電極內(nèi)氯化鉀溶液的液壓差恒定。eq\o\ac(○,2)將電極夾向上移出，用蒸餾水清洗電極頭部，并用濾紙吸干。eq\o\ac(○,3)把電極插在被測溶液內(nèi)，調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)器，使所