pH計

pH計-基本原理

　　pH計pH計，即酸度計，是用來測定溶液pH的一種儀器，利用溶液的電化學(xué)性質(zhì)測量氫離子濃度，以確定溶液酸堿度的傳感器。氫離子濃度的對數(shù)的負(fù)值稱為pH值。通常pH值為0～14。25℃中性水的pH值為7，pH值小于7的溶液為酸性，pH值大于7為堿性。溫度對水的電離系數(shù)有較大影響，引起pH值的中性點隨溫度而改變。而pH計進(jìn)行pH值測量的原理就是利用電位分析法，建立離子活度與電動勢之間的關(guān)系，通過測量原電池的電流進(jìn)行pH值的測量。

　　電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢（EMF）。此電動勢（EMF）由二個半電池構(gòu)成，其中一個半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)，如H+；另一個半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是測量溶液相通，并且與測量儀表相連。

pH計-基本組成

　　pH計用酸度計進(jìn)行電位測量是測量pH最精密的方法。pH計由三個部件構(gòu)成：

　　(1)一個參比電極；

　　(2)一個玻璃電極，其電位取決于周圍溶液的pH；

　　(3)一個電流計，該電流計能在電阻極大的電路中測量出微小的電位差。由于采用最新的電極設(shè)計和固體電路技術(shù)，現(xiàn)在最好的pH可分辨出0.005pH單位。

　　功能：參比電極的基本功能是維持一個恒定的電位，作為測量各種偏離電位的對照。銀-氧化銀電極是目前pH中最常用的參比電極。玻璃電極的功能是建立一個對所測量溶液的氫離子活度發(fā)生變化作出反應(yīng)的電位差。把對pH敏感的電極和參比電極放在同一溶液中，就組成一個原電池，該電池的電位是玻璃電極和參比電極電位的代數(shù)和。E電池＝E參比+E玻璃，如果溫度恒定，這個電池的電位隨待測溶液的pH變化而變化，而測量酸度計中的電池產(chǎn)生的電位是困難的，因其電動勢非常小，且電路的阻抗又非常大(1－100MΩ)；因此，必須把信號放大，使其足以推動標(biāo)準(zhǔn)毫伏表或毫安表。電流計的功能就是將原電池的電位放大若干倍，放大了的信號通過電表顯示出，電表指針偏轉(zhuǎn)的程度表示其推動的信號的強(qiáng)度，為了使用上的需要，pH電流表的表盤刻有相應(yīng)的pH數(shù)值；而數(shù)字式pH計則直接以數(shù)字顯出pH值。

pH計-分類

　　筆式pH計人們根據(jù)生產(chǎn)與生活的需要，科學(xué)地研究生產(chǎn)了許多型號的酸堿度計：

　　按測量精度上可分0.2級、0.1級、0.01級或更高精度

　　按儀器體積上分有筆式（迷你型）、便攜式、臺式還有在線連續(xù)監(jiān)控測量的在線式。

　　根據(jù)使用的要求：筆式（迷你型）與便攜式PH酸堿度計一般是檢測人員帶到現(xiàn)場檢測使用。

　　選擇PH酸堿度計的精度級別是根據(jù)用戶測量所需的精度決定，而后根據(jù)用戶方便使用而選擇各式形狀的PH計。

pH計-調(diào)試和使用

　　實驗室常用的酸度計有老式的國產(chǎn)雷磁25型酸度計(最小分度0.1單位)和pHS-2型酸度計(最小分度0.02單位)，這類酸度計的pH值是以電表指針顯示。新式數(shù)字式pH計有國產(chǎn)的科立龍公司的KL系列，其設(shè)定溫度和pH值都在屏幕上以數(shù)字的形式顯示。無論哪種pH計在使用前均需用標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行二重點校對。

　　首先閱讀儀器使用說明書，接通電源，安裝電極。在小燒杯中加入pH值為7.0的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液，將電極浸入，輕輕搖動燒杯，使電極所接觸的溶液均勻。按不同的pH計所附的說明書讀取溶液的pH值，校對pH計，使其讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)緩沖液(pH7.0)的實際值相同并穩(wěn)定；然后再將電極從溶液中取出并用蒸餾水充分淋洗，將小燒杯中換入pH4.01或0.01的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液，把電極浸入，重復(fù)上述步驟使其讀數(shù)穩(wěn)定。這樣就完成了二重點校正；校正完畢，用蒸餾水沖洗電極和燒杯。校正后切勿再旋轉(zhuǎn)定位調(diào)節(jié)器，否則必須重新校正。

　　所測溶液的溫度應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的溫度相同。因此，使用前必須調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)器或斜率調(diào)節(jié)旋鈕。先進(jìn)的pH計在線路中安插有溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，儀器經(jīng)初次較正后，能自動調(diào)整溫度變化。測量時，先用蒸餾水沖洗兩電極，用濾紙輕輕吸干電極上殘余的溶液，或用待測液洗電極。然后，將電極浸入盛有待測溶液的燒杯中，輕輕搖動燒杯，使溶液均勻，按下讀數(shù)開關(guān)，指針?biāo)傅臄?shù)值即為待測溶液的pH值，重復(fù)幾次，直到數(shù)值不變(數(shù)字式pH計在約10s內(nèi)數(shù)值變化少于0.01pH值時)，表明已達(dá)到穩(wěn)定讀數(shù)。測量完畢，關(guān)閉電源，沖洗電極，玻璃電極要浸泡在蒸餾水中。

pH計-保養(yǎng)及注意事項

　　玻璃電極在初次使用前，必須在蒸餾水中浸泡一晝夜以上，平時也應(yīng)浸泡在蒸餾水中以備隨時使用。玻璃電極不要與強(qiáng)吸水溶劑接觸太久，在強(qiáng)堿溶液中使用應(yīng)盡快操作，用畢立即用水洗凈，玻璃電極球泡膜很薄，不能與玻璃杯及硬物相碰；玻璃膜沾上油污時，應(yīng)先用酒精，再用四氯化碳或乙醚，最后用酒精浸泡，再用蒸餾水洗凈。如測定含蛋白質(zhì)的溶液的pH時，電極表面被蛋白質(zhì)污染，導(dǎo)致讀數(shù)不可靠，也不穩(wěn)定，出現(xiàn)誤差，這時可將電極浸泡在稀HCl（0.1mol/L）中4－6分鐘來矯正。電極清洗后只能用濾紙輕輕吸干，切勿用織物擦抹，這會使電極產(chǎn)生靜電荷而導(dǎo)致讀數(shù)錯誤。甘汞電極在使用時，注意電極內(nèi)要充滿氯化鉀溶液，應(yīng)無氣泡，防止斷路。應(yīng)有少許氯化鉀結(jié)晶存在，以使溶液保持飽和狀態(tài)，使用時撥去電極上頂端的橡皮塞，從毛細(xì)管中流出少量的氯化鉀溶液，使測定結(jié)果可靠。

　　另外，pH測定的準(zhǔn)確性取決于標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的準(zhǔn)確性。酸度計用的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液，要求有較大的穩(wěn)定性，較小的溫度依賴性。

pH計-應(yīng)用

　　工業(yè)pH計采用pH計能更好地控制化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及安全生產(chǎn)的目的。帶有自動記錄的pH測量系統(tǒng)還可對污染公害提供訴訟的證據(jù)。某些間歇生產(chǎn)過程（例如某些化肥生產(chǎn)、食品加工過程）采用pH計后可變?yōu)檫B續(xù)生產(chǎn)方式。在現(xiàn)代工業(yè)中采用pH計比其他類型的連續(xù)分析儀表的總和還多。幾乎凡需用水的生產(chǎn)部門都需要采用pH計。其應(yīng)用范圍從工業(yè)用水和廢物處理到采礦中的浮選過程，包括紙漿和造紙、金屬加工、化工、石油、合成橡膠生產(chǎn)、發(fā)電廠、制藥、食品加工等廣泛領(lǐng)域。