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PH電極知識大盤點
1、什么是水的PH值?它有什么意義?
PH值是水溶液zui重要的理化參數(shù)之一。凡涉及水溶液的自然現(xiàn)象，化學(xué)變化以及生產(chǎn)過程都與pH值有關(guān)，因此，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保和科研領(lǐng)域都需要測量pH值。
水的pH值是表示水中氫離子活度的負對數(shù)值，表示為：pH=-lgaH+
pH值有時也稱氫離子指數(shù)，由于氫離子活度的數(shù)值往往很小，在應(yīng)用上很不方便，所以就用pH值這一概念來作為水溶液酸性、堿性的判斷指標。而且，氫離子活度的負對數(shù)值能夠表示出酸性、堿性的變化幅度的數(shù)量級的大小，這樣應(yīng)用起來就十分方便，并由此得到：
1中性水溶液，pH=-1gaH+=-1g10-7=7
2酸性水溶液，pH<7，pH值越小，表示酸性越強;
3堿性水溶液，pH>7，pH值越大，表示堿性越強。
2、什么是pH標度?
pH測量是一種相對測量，它僅僅指示標準溶液與未知溶液之間的pH差別，實際測量時，需要用標準緩沖溶液定期進行校準。因此，為了達到量值的一致，必須建立pH標度。pH表度范圍定為0～14pH，pH標度的量值由基準緩沖溶液的pHs值確定。因此，pH標度的含義可表達為：根據(jù)pH定義，在0～14pH范圍內(nèi)選擇若干個pH緩沖溶液作為pH標度的固定點，并且采用當代技術(shù)能達到的zui準確的方法測定它們的pHs值。上有二種pH標度，即多種基準pH標度和單種基準pH標度，中國采用多種基準pHs標度。
3、pH測量一定要標定校準嗎?
pH測量通常有比色法pH試紙或比色皿和電極法二種。比色法當然不要標定，而電極法就一定要標定，因為電極法pH測量就是將未知溶液與已知pHs值的標準溶液在測量電池中作比較測定，這是電極法pH測量的“操作定義”所決定的。
4、什么是pH標準緩沖溶液?它有哪些特點?
pH緩沖溶液是一種能使pH值保持穩(wěn)定的溶液。如果向這種溶液中加入少量的酸或堿，或者在溶液中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生少量的酸或堿，以及將溶液適當稀釋，這個溶液的pH值基本上穩(wěn)定不變，這種能對抗少量酸或堿或稀釋，而使pH值不易發(fā)生變化的溶液就稱為pH緩沖溶液。
5、如何配制pH緩沖溶液?
對于一般的pH測量，可使用成套的pH緩沖試劑可配制250ml，配制溶液時，應(yīng)使用去離子水，并預(yù)先煮沸15～30分鐘，以除去溶解的二氧化碳。剪開塑料袋將試劑倒入燒杯中，用適量去離子水使之溶解，并沖洗包裝袋，再倒入250ml容量瓶中，稀釋至刻度，充分搖勻即可。
6、如何正確保存和使用pH緩沖溶液
緩沖溶液配制后，應(yīng)裝在玻璃瓶或聚乙烯瓶中堿性的pH緩沖液如pH9.18、pH10.01、pH12.46等，應(yīng)裝在聚乙烯瓶中瓶蓋嚴密蓋緊，在冰箱中低溫5～10℃保存，一般可使用二個月左右，如發(fā)現(xiàn)有混濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象，不能繼續(xù)使用。使用時，應(yīng)準備幾個50ml的聚乙烯小瓶，將大瓶中的緩沖溶液倒入小瓶中，并在環(huán)境溫度下放置1～2小時，等溫度平衡后再使用。使用后不得再倒回大瓶中，以免污染，小瓶中的緩沖溶液在>10℃的環(huán)境條件下可以使用2～3天，一般pH7.00、pH6.86及pH4.00三種溶液使用時間可以長一些，pH9.18和pH10.01溶液由于吸收空氣中的CO2，其pH值比較容易變化。
7、pH緩沖溶液有何用途?
?、舙H測量前標定校準pH計
?、朴靡詸z定pH計的準確性，例如用pH6.86和pH4.00標定pH計后，將PH電極插入pH9.18溶液中，檢查儀器顯示值和標準溶液的pHs值是否一致。
⑶在一般精度測量時檢查pH計是否需要重新標定。pH計標定并使用后也許會產(chǎn)生漂移或變化，因此在測試前將電極插入與被測溶液比較接近的標準緩沖液中，根據(jù)誤差大小確定是否需要重新標定。
?、葯z測pH電極的性能
8、什么是pH指示電極?
對溶液中氫離子活度有響應(yīng)，電極電位隨之而變化的電極稱為pH指示電極或pH測量電極。pH指示電極有氫電極、銻電極和玻璃電極等幾種，但zui常用的是玻璃電極。玻璃電極是有玻璃支桿，以及由特殊成份組成的對氫離子敏感的玻璃膜組成。玻璃膜一般呈球泡狀，球泡內(nèi)充入內(nèi)參比溶液，插入內(nèi)參比電極一般用銀/氯化銀電極，用電極帽封接引出電線，裝上插口，就成為一支pH指示電極。市場銷售的zui常用的pH指示電極是231玻璃pH電極。單*支pH指示電極是無法進行測量的，它必須和參比電極一起才能測量。
9、什么是參比電極?
對溶液中氫離子活度無響應(yīng)，具有已知和恒定的電極電位的電極稱為參比電極。參比電極有硫酸亞汞電極、甘汞電極和銀/氯化銀電極等幾種。zui常用的是甘汞電極和銀/氯化銀電極。參比電極在測量電池中的作用是提供并保持一個固定的參比電勢，因此對參比電極的要求是電勢穩(wěn)定、重現(xiàn)，溫度系數(shù)小，有電流通過時極化電勢小。
10、什么是pH復(fù)合電極?
將pH玻璃電極和參比電極組合在一起的電極就稱為pH復(fù)合電極。外殼為塑料的就稱為塑殼pH復(fù)合電極。外殼為玻璃的就稱為玻璃pH復(fù)合電極。復(fù)合電極的zui大優(yōu)點是合二為一，使用方便。pH復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)主要由電極球泡、玻璃支持桿、內(nèi)參比電極、內(nèi)參比溶液、外殼、外參比電極、外參比溶液、液接界、電極帽、電極導(dǎo)線、插口等組成。
11、pH電極為何要浸泡?如何正確浸泡pH復(fù)合電極?
pH電極使用前必須浸泡，因為pH球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝膠層，它只有在充分濕潤的條件下才能與溶液中的H+離子有良好的響應(yīng)。同時，玻璃電極經(jīng)過浸泡，可以使不對稱電勢大大下降并趨向穩(wěn)定。pH玻璃電極一般可以用蒸餾水或pH4緩沖溶液浸泡。通常使用pH4緩沖液更好一些，浸泡時間8小時至24小時或更長，根據(jù)球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。同時，參比電極的液接界也需要浸泡。因為如果液接界干涸會使液接界電勢增大或不穩(wěn)定，參比電極的浸泡液必須和參比電極的外參比溶液一致，即3.3mol/LKCL溶液或飽和KCL溶液，浸泡時間一般幾小時即可。
12、如何正確使用pH復(fù)合電極?
?、徘蚺萸岸瞬粦?yīng)有氣泡，如有氣泡應(yīng)用力甩去。
?、齐姌O從浸泡瓶中取出后，應(yīng)在去離子水中晃動并甩干，不要用紙巾擦拭球泡，否則由于靜電感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移到玻璃膜上，會延長電勢穩(wěn)定的時間，更好的方法是使用被測溶液沖洗電極。
?、莗H復(fù)合電極插入被測溶液后，要攪拌晃動幾下再靜止放置，這樣會加快電極的響應(yīng)。尤其使用塑殼pH復(fù)合電極時，攪拌晃動要厲害一些，因為球泡和塑殼之間會有一個小小的空腔，電極浸入溶液后有時空腔中的氣體來不及排除會產(chǎn)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。
⑷在粘稠性試樣中測試之后，電極必須用去離子水反復(fù)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液洗去試樣，再用水洗去溶劑，浸入浸泡液中活化。
⑸避免接觸強酸強堿或腐蝕性溶液，如果測試此類溶液，應(yīng)盡量減少浸入時間，用后仔細清洗干凈。
?、时苊庠跓o水乙醇、濃硫酸等脫水性介質(zhì)中使用，它們會損壞球泡表面的水合凝膠層。
?、怂軞H復(fù)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(yīng)改用玻璃外殼的pH復(fù)合電極。
PH值是水溶液zui重要的理化參數(shù)之一。凡涉及水溶液的自然現(xiàn)象，化學(xué)變化以及生產(chǎn)過程都與pH值有關(guān)，因此，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保和科研領(lǐng)域都需要測量pH值。
水的pH值是表示水中氫離子活度的負對數(shù)值，表示為：pH=-lgaH+
pH值有時也稱氫離子指數(shù)，由于氫離子活度的數(shù)值往往很小，在應(yīng)用上很不方便，所以就用pH值這一概念來作為水溶液酸性、堿性的判斷指標。而且，氫離子活度的負對數(shù)值能夠表示出酸性、堿性的變化幅度的數(shù)量級的大小，這樣應(yīng)用起來就十分方便，并由此得到：
1中性水溶液，pH=-1gaH+=-1g10-7=7
2酸性水溶液，pH<7，pH值越小，表示酸性越強;
3堿性水溶液，pH>7，pH值越大，表示堿性越強。
2、什么是pH標度?
pH測量是一種相對測量，它僅僅指示標準溶液與未知溶液之間的pH差別，實際測量時，需要用標準緩沖溶液定期進行校準。因此，為了達到量值的一致，必須建立pH標度。pH表度范圍定為0～14pH，pH標度的量值由基準緩沖溶液的pHs值確定。因此，pH標度的含義可表達為：根據(jù)pH定義，在0～14pH范圍內(nèi)選擇若干個pH緩沖溶液作為pH標度的固定點，并且采用當代技術(shù)能達到的zui準確的方法測定它們的pHs值。上有二種pH標度，即多種基準pH標度和單種基準pH標度，中國采用多種基準pHs標度。
3、pH測量一定要標定校準嗎?
pH測量通常有比色法pH試紙或比色皿和電極法二種。比色法當然不要標定，而電極法就一定要標定，因為電極法pH測量就是將未知溶液與已知pHs值的標準溶液在測量電池中作比較測定，這是電極法pH測量的“操作定義”所決定的。
4、什么是pH標準緩沖溶液?它有哪些特點?
pH緩沖溶液是一種能使pH值保持穩(wěn)定的溶液。如果向這種溶液中加入少量的酸或堿，或者在溶液中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生少量的酸或堿，以及將溶液適當稀釋，這個溶液的pH值基本上穩(wěn)定不變，這種能對抗少量酸或堿或稀釋，而使pH值不易發(fā)生變化的溶液就稱為pH緩沖溶液。
5、如何配制pH緩沖溶液?
對于一般的pH測量，可使用成套的pH緩沖試劑可配制250ml，配制溶液時，應(yīng)使用去離子水，并預(yù)先煮沸15～30分鐘，以除去溶解的二氧化碳。剪開塑料袋將試劑倒入燒杯中，用適量去離子水使之溶解，并沖洗包裝袋，再倒入250ml容量瓶中，稀釋至刻度，充分搖勻即可。
6、如何正確保存和使用pH緩沖溶液
緩沖溶液配制后，應(yīng)裝在玻璃瓶或聚乙烯瓶中堿性的pH緩沖液如pH9.18、pH10.01、pH12.46等，應(yīng)裝在聚乙烯瓶中瓶蓋嚴密蓋緊，在冰箱中低溫5～10℃保存，一般可使用二個月左右，如發(fā)現(xiàn)有混濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象，不能繼續(xù)使用。使用時，應(yīng)準備幾個50ml的聚乙烯小瓶，將大瓶中的緩沖溶液倒入小瓶中，并在環(huán)境溫度下放置1～2小時，等溫度平衡后再使用。使用后不得再倒回大瓶中，以免污染，小瓶中的緩沖溶液在>10℃的環(huán)境條件下可以使用2～3天，一般pH7.00、pH6.86及pH4.00三種溶液使用時間可以長一些，pH9.18和pH10.01溶液由于吸收空氣中的CO2，其pH值比較容易變化。
7、pH緩沖溶液有何用途?
?、舙H測量前標定校準pH計
?、朴靡詸z定pH計的準確性，例如用pH6.86和pH4.00標定pH計后，將PH電極插入pH9.18溶液中，檢查儀器顯示值和標準溶液的pHs值是否一致。
⑶在一般精度測量時檢查pH計是否需要重新標定。pH計標定并使用后也許會產(chǎn)生漂移或變化，因此在測試前將電極插入與被測溶液比較接近的標準緩沖液中，根據(jù)誤差大小確定是否需要重新標定。
?、葯z測pH電極的性能
8、什么是pH指示電極?
對溶液中氫離子活度有響應(yīng)，電極電位隨之而變化的電極稱為pH指示電極或pH測量電極。pH指示電極有氫電極、銻電極和玻璃電極等幾種，但zui常用的是玻璃電極。玻璃電極是有玻璃支桿，以及由特殊成份組成的對氫離子敏感的玻璃膜組成。玻璃膜一般呈球泡狀，球泡內(nèi)充入內(nèi)參比溶液，插入內(nèi)參比電極一般用銀/氯化銀電極，用電極帽封接引出電線，裝上插口，就成為一支pH指示電極。市場銷售的zui常用的pH指示電極是231玻璃pH電極。單*支pH指示電極是無法進行測量的，它必須和參比電極一起才能測量。
9、什么是參比電極?
對溶液中氫離子活度無響應(yīng)，具有已知和恒定的電極電位的電極稱為參比電極。參比電極有硫酸亞汞電極、甘汞電極和銀/氯化銀電極等幾種。zui常用的是甘汞電極和銀/氯化銀電極。參比電極在測量電池中的作用是提供并保持一個固定的參比電勢，因此對參比電極的要求是電勢穩(wěn)定、重現(xiàn)，溫度系數(shù)小，有電流通過時極化電勢小。
10、什么是pH復(fù)合電極?
將pH玻璃電極和參比電極組合在一起的電極就稱為pH復(fù)合電極。外殼為塑料的就稱為塑殼pH復(fù)合電極。外殼為玻璃的就稱為玻璃pH復(fù)合電極。復(fù)合電極的zui大優(yōu)點是合二為一，使用方便。pH復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)主要由電極球泡、玻璃支持桿、內(nèi)參比電極、內(nèi)參比溶液、外殼、外參比電極、外參比溶液、液接界、電極帽、電極導(dǎo)線、插口等組成。
11、pH電極為何要浸泡?如何正確浸泡pH復(fù)合電極?
pH電極使用前必須浸泡，因為pH球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝膠層，它只有在充分濕潤的條件下才能與溶液中的H+離子有良好的響應(yīng)。同時，玻璃電極經(jīng)過浸泡，可以使不對稱電勢大大下降并趨向穩(wěn)定。pH玻璃電極一般可以用蒸餾水或pH4緩沖溶液浸泡。通常使用pH4緩沖液更好一些，浸泡時間8小時至24小時或更長，根據(jù)球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。同時，參比電極的液接界也需要浸泡。因為如果液接界干涸會使液接界電勢增大或不穩(wěn)定，參比電極的浸泡液必須和參比電極的外參比溶液一致，即3.3mol/LKCL溶液或飽和KCL溶液，浸泡時間一般幾小時即可。
12、如何正確使用pH復(fù)合電極?
?、徘蚺萸岸瞬粦?yīng)有氣泡，如有氣泡應(yīng)用力甩去。
?、齐姌O從浸泡瓶中取出后，應(yīng)在去離子水中晃動并甩干，不要用紙巾擦拭球泡，否則由于靜電感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移到玻璃膜上，會延長電勢穩(wěn)定的時間，更好的方法是使用被測溶液沖洗電極。
?、莗H復(fù)合電極插入被測溶液后，要攪拌晃動幾下再靜止放置，這樣會加快電極的響應(yīng)。尤其使用塑殼pH復(fù)合電極時，攪拌晃動要厲害一些，因為球泡和塑殼之間會有一個小小的空腔，電極浸入溶液后有時空腔中的氣體來不及排除會產(chǎn)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。
⑷在粘稠性試樣中測試之后，電極必須用去離子水反復(fù)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液洗去試樣，再用水洗去溶劑，浸入浸泡液中活化。
⑸避免接觸強酸強堿或腐蝕性溶液，如果測試此類溶液，應(yīng)盡量減少浸入時間，用后仔細清洗干凈。
?、时苊庠跓o水乙醇、濃硫酸等脫水性介質(zhì)中使用，它們會損壞球泡表面的水合凝膠層。
?、怂軞H復(fù)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(yīng)改用玻璃外殼的pH復(fù)合電極。