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PH複合電極測量PH值的原理

2020-05-09 11:40:15 点击数:

    测量PH值的方法很多,主要有化学分析法、试纸法、电位法。现主要介绍电位法测得PH值。

    电位分析法所用的电极被称为原电池。原电池是一个系统,它的作用是使化学反应能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势(EMF)。此电动势(EMF)由二个半电池构成,其中一个半电池称作测量电极,它的电位与特定的离子活度有关,如H+;另一个半电池为参比半电池,通常称作参比电极,它一般是测量溶液相通,并且与测量仪表相连。

    当玻璃指示电极浸入待测PH值的溶液中时,玻璃薄膜内外两侧都因吸水膨胀而分别形成两个极薄的水化凝胶层,中间则仍为干玻璃层。在进行PH测定时,玻璃膜外侧与待测PH溶液的相界面上要发生离子交换,有H+进出;同样,玻璃膜内侧与膜内装0.1mol/L HCl溶液的相界面上也要发生离子交换,也有H+进出。由于玻璃膜两侧溶液中H+浓度的差异,以及玻璃膜水化凝胶层内离子扩散的影响,就逐渐在膜外侧和膜内侧两个相界面之间建立起一个相对稳定的电势差,称为膜电势。由于膜内侧HCl溶液中为定值,当玻璃膜内离子扩散情况稳定后,它对膜电势的影响也为定值,因此膜电势就只取决于膜外侧待测PH溶液中的H+浓度。

    参比PH電極的電極電勢只隨電極內裝的KCl溶液濃度(實質上是Cl-濃度)而改變,不隨待測溶液的PH值不同而變化,在測量時允許有少量KCl溶液向外滲漏,但絕不允許被測溶液向管內滲漏,否則將影響電極讀數的重現性,導致不准確的結果。

玻璃指示電極與參比電極組成的原電池電動勢最終通過導線由電表顯示,這其中涉及到另一個部件電流計。電流計的功能就是將原電池的電位放大若幹倍,放大了的信號通過電表顯示出,電表指針偏轉的程度表示其推動的信號的強度,爲了使用上的需要,PH電流表的表盤刻有相應的PH數值;而數字式PH計則直接以數字顯出PH值。

     最终测得的原电池电动势为:即原电池电动势E与试剂的PH呈一线性关系。由于常数K可能随着仪器的老化或者损坏而变动,故需要用标准溶液去校正。

3、PH複合電極的正確使用

1)PH計使用完後要浸入PH浸泡液中妥善保存,這對改善電極響應遲鈍和延長電極壽命是非常有利的。

2)使用時,將電極加液口上所套的橡膠套和下端的橡皮套全取下,以保持電極內氯化鉀溶液的液壓差。

3)使用前,檢查玻璃電極前段的球泡。正常情況下,電極應該透明而無裂紋;球泡內要充滿液體,不能有氣泡存在。以免使測量回路斷開。

4)電極從浸泡瓶中取出後,應在去離子水中晃動並甩幹,不要用紙巾擦拭球泡,應用濾紙吸幹,防止由于靜電感應電荷轉移到玻璃膜上,延長電勢穩定的時間,更好的方法是使用被測溶液沖洗電極。

5)pH複合電極插入被測溶液後,要攪拌晃動幾下再靜止放置,這樣會加快電極的響應。尤其使用塑殼pH複合電極時,攪拌晃動要厲害一些,因爲球泡和塑殼之間會有一個小小的空腔,電極浸入溶液後有時空腔中的氣體來不及排除會産生氣泡,使球泡或液接界與溶液接觸不良,因此必須用力攪拌晃動以排除氣泡。

6)在粘稠性試樣中測試之後,電極必須用去離子水反複沖洗多次,以除去粘附在玻璃膜上的試樣。有時還需先用其他溶劑洗去試樣,再用水洗去溶劑,浸入浸泡液中活化。

7)塑殼pH複合電極的外殼材料是聚碳酸酯塑料(PC),PC塑料在有些溶劑中會溶解,如四氯化碳、三氯乙烯、四氫呋喃等,如果測試中含有以上溶劑,就會損壞電極外殼,此時應改用玻璃外殼的pH複合電極。

8)忌用濃硫酸或鉻酸洗液洗滌電極的敏感部分;不可在無水或脫水的液體(如四氯化碳、濃酒精)中浸泡電極;不可在堿性或氟化物的體系、粘土及其他膠體溶液中放置時間過長,以致電極響應遲鈍。

9)用標准溶液進行標定時,首先要保證標准緩沖溶液的精度,否則會引起嚴重的誤差。如,配制緩沖液的去離子水中不能含有CO2,防止CO2與緩沖溶液中醋酸根離子反應,生成醋酸。

10)堿性標准溶液應裝在聚乙烯瓶中密閉保存。防止二氧化碳進入標准溶液後形成碳酸,降低其PH值。

11)配制好的標准緩沖溶液一般可保存2-3個月,如發現有渾濁、發黴或沈澱現象時,不能繼續使用。

12)如遇到下列情況之一,儀器則需要重新標定:

A、溶液溫度與定標溫度有較大的差異時;

B、電極在空氣中暴露過久,如半小時以上時;

C、定位或斜率調節器被誤動;

D、測量過酸(PH<2)或過堿(PH>12)的溶液後;

E、換過電極後;

F、當所測溶液的PH值不在兩點定標時所選溶液的中間,且距PH7又較遠時。

13)pH複合電極的“損壞”,其現象是敏感梯度降低、響應慢、讀數重複性差,可能由以下三種因素引起,一般可以采用適當的方法予以修複:

A、電極球泡和液接界受汙染,可以用細的毛刷、棉花球或牙簽等,仔細去除汙物。有些塑殼pH電極頭部的保護罩可以旋下,清洗就更方便了,如汙染嚴重,可按前面的方法使用清潔劑清洗。

B、外參比溶液受汙染,對于可充式電極,可以配制新的KCl溶液,再加進去,注意第一、二次加進去時要再倒出來,以便將電極內腔洗淨。

C、玻璃敏感膜老化:將電極球泡用0.lmol/L稀鹽酸浸泡24小時。用純水洗淨,再用電極浸泡溶液浸泡24小時。如果鈍化比較嚴重,也可將電極下端浸泡在4%氫氟酸溶液中3~5秒鍾(溶液配制:4ml氫氟酸用純水稀釋至100m1),用純水洗淨,然後在電極浸泡溶液中浸泡24小時,使其恢複性能。

關鍵詞: ph電極 ph複合電極
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