PH計/酸度計/電導(dǎo)率儀
PH計是一種常用的儀器設(shè)備，主要用來精密測量液體介質(zhì)的酸堿度值，配上相應(yīng)的離子選擇電極也可以測量離子電極電位MV值，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研、環(huán)保等領(lǐng)域。
　　PH酸堿度計的分類
　　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**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*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。
　　結(jié)束語：
　　國外PH酸堿度計是上個世紀(jì)初開展研究發(fā)展，中國于上個世紀(jì)中葉也開始研究生產(chǎn)，近二十年P(guān)H酸堿度計迅猛發(fā)展，不管是質(zhì)量與多功能性都可滿足人們的使用的需要。
　　目前隨著人們對PH的酸堿度計的使用與研究和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PH酸堿度計的電極與儀器都將有很大的發(fā)展，它將以更*的測量和更方便人們的使用為目標(biāo)，不斷發(fā)展。
　　附：PH酸堿度計的定義、原理與測量方法
　　什么是PH？PH是拉丁文“Pondushydrogenii”一詞的縮寫（Pondus=壓強(qiáng)、壓力hydrogenium=氫），用來量度物質(zhì)中氫離子的活性。這一活性直接關(guān)系到水溶液的酸性、中性和堿性。水在化學(xué)上是中性的，但不是沒有離子，即使化學(xué)純水也有微量被離解：嚴(yán)格地講，只有在與水分子水合作用以前，氫核不是以自由態(tài)存在。
　　H2O+ H2O=H3O+ + OHˉ
　　由于水全氫離子（H3O）的濃度事與氫離子（H）濃度等同看待，上式可以簡化成下述常用的形式：
　　H2O=H+ + OHˉ
　　此處正的氫離子人們在化學(xué)中表示為“H+離子”或“氫核”。水合氫核表示為“水合氫離子”。負(fù)的氫氧根離子稱為“氫氧化物離子”。
　　利用質(zhì)量作用定律，對于純水的離解可以找到一平衡常數(shù)加以表示：
　　K =
　　H3O+·OH-
　　——————
　　H2O
　　由于水只有極少量被離解，因此水的克分子濃度實際為一常數(shù)，并且有平衡常數(shù)K可求出水的離子積KW。
　　KW=K×H2OKW=H3O+·OH－=10－7·10－7=10mol/l(25℃)
　　也就是說對于一升純水在25℃時存在10－7摩爾H3O+離子和10－7摩爾OHˉ離子。
　　在中性溶液中，氫離子H+和氫氧根離子OHˉ的濃度都是10－7mol/l。如：
　　假如有過量的氫離子H+，則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H+游離的物質(zhì)。同樣，如果氫離子H+并使OHˉ離子游離，那末溶液就是堿性的。所以，給出CH+值就足以表示溶液的特性，呈酸性堿性，為了免于用此克分子濃度負(fù)冥指數(shù)進(jìn)行運算，生物學(xué)家澤倫森（Soernsen）在1909年建議將此不便使用的數(shù)值用對數(shù)代替，并定義為“pH值”。數(shù)學(xué)上定義pH值為氫離子濃度的常用對數(shù)負(fù)值。即
　　因此，PH值是離子濃度以10為底的對數(shù)的負(fù)數(shù)：
　　改變50m3的水的pH值，從pH2到pH3需要500L漂白劑。然而，從pH6到pH7只需要50L的漂白劑。
　　測量PH值的方法很多，主要有化學(xué)分析法、試紙法、電位法。現(xiàn)主要介紹電位法測得PH值。
　　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。
　　例如，一支電極由一根插在含有銀離子的鹽溶液中的一根銀導(dǎo)線制成，在導(dǎo)線和溶液的界面處，由于金屬和鹽溶液二種物相中銀離子的不同活度，形成離子的充電過程，并形成一定的電位差。失去電子的銀離子進(jìn)溶液。當(dāng)沒有施加外電流進(jìn)行反充電，也就是說沒有電流的話，這一過程*終會達(dá)到一個平衡。在這種平衡狀態(tài)下存在的電壓被稱為半電池電位或電極電位。這種（如上所述）由金屬和含有此金屬離子的溶液組成的電極被稱為*類電極。
　　此電位的測量是相對一個電位與鹽溶液的成分無關(guān)的參比電極進(jìn)行的。這種具有獨立電位的參比電極也被稱為**電極。對于此類電極，金屬導(dǎo)線都是覆蓋一層此種金屬的微溶性鹽（如：Ag/AgCL），并且插入含有此種金屬鹽限離子的電解質(zhì)溶液中。此時半電池電位或電極電位的大小取決于此種陰離子的活度。
　　此二種電極之間的電壓遵循能斯特（NERNST）公式：
　　E =
　　E0+
　　R·T
　　——
　　·1n aMe
　　n·F
　　式中：E—電位 ]
　　0—電極的標(biāo)準(zhǔn)電壓
　　R—氣體常數(shù)（8.31439焦耳/摩爾和℃）
　　T—開氏*溫度（例：20℃=273+293開爾文）
　　F—法拉弟常數(shù)（96493庫化/當(dāng)量）
　　n—被測離子的化合價（銀=1，氫=1）
　　aMe—離子的活度
　　標(biāo)準(zhǔn)氫電極是**電位測量的參比點。標(biāo)準(zhǔn)氫電極是一根鉑絲，用電解的方法鍍（涂覆）上氯化鉑，并且在四周充入氫氣（固定壓力為1013hpa）構(gòu)成的。
　　將此電極浸入在25℃時H3O+離子含量為1mol/l溶液中便形成電化學(xué)中**電位測量所參照的半電池電位或電極電位。其中氫電極做為參比電極在實踐中很難實現(xiàn)，于是使用**類電極做為參比電極。其中*常用的便是銀/氯化銀電極。該電極通過溶解的AgCl對于氯離子濃度的變化起反應(yīng)。
　　此參比電極的電極電位通過飽和的kcl貯池（如：3mol/lkcl）來實現(xiàn)恒定。液體或凝膠形式的電解質(zhì)溶液通過隔膜與被測溶液相連通。
　　利用上述的電極組合—銀電極和Ag/AgCl參比電極可以測量膠片沖洗液中的銀離子含量。也可以將銀電極換成鉑或金電極進(jìn)行氧化還原電位的測量。例如：某種金屬離子的氧化階段。
　　*常用的PH指示電極是玻璃電極。它是一支端部吹成泡狀的對于pH敏感的玻璃膜的玻璃。管內(nèi)充填有含飽和AgCl的3mol/lkcl緩沖溶液，pH值為7。存在于玻璃膜二面的反映PH值的電位差用Ag/AgCl傳導(dǎo)系統(tǒng)，
　　如**電極，導(dǎo)出。PH復(fù)合電極和PH固態(tài)電極，
　　此電位差遵循能斯特公式：
　　E=
　　E0+
　　R·T
　　——
　　·1n a H3O+
　　n·F
　　E=59.16mv/25℃ per pH
　　式中R和F為常數(shù)，n為化合價，每種離子都有其固定的值。對于氫離子來講n=1。溫度“T”做為變量，在能斯特公式中起很大作用。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大。
　　對于每1℃的溫度變大，將引起電位0.2mv/perpH變化。用pH值來表示則每1℃第1pH變化0.0033pH值。
　　這也就是說：對于20～30℃之間和7pH左右的測量不需要對溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償；而對于溫度＞30℃或＜20℃和pH值＞8pH或6pH的應(yīng)用場合則必須對溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。
　　pH值一電位一離子濃度之間的關(guān)系
　　0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314OH離子
　　14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 10H 離子
　　0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314pH
　　+414.4???? ?? ????+.59.20-59.2???????????? ???? -414.4 mv/25℃
　　從以上我們對PH測量的原理進(jìn)行了分析而得知我們只要用一臺毫伏計即可把PH值顯示出來
　　PH計(酸度計）測量時需注意的問題：
　　在進(jìn)行操作前，應(yīng)*先檢查電極的完好性。目前酸度計（PH計）上配套使用的電極大多數(shù)采用的是復(fù)合電極，老一代酸度計尚在使用玻璃電極與甘汞電極。由于復(fù)合電極使用比較廣泛，以下主要討論復(fù)合電極。
　　目前實驗室使用的復(fù)合電極主要有全封閉型和非封閉型兩種，全封閉型比較少，主要是以國外企業(yè)生產(chǎn)為主。復(fù)合電極使用前*先檢查玻璃球泡是否有裂痕、破碎，如果沒有，用pH緩沖溶液進(jìn)行兩點標(biāo)定時，定位與斜率按鈕均可調(diào)節(jié)到對應(yīng)的pH值時，一般認(rèn)為可以使用，否則可按使用說明書進(jìn)行電極活化處理。活化方法是在4%氟化氫溶液中浸3～5s左右，取出用蒸餾水進(jìn)行沖洗，然后在0.1mol/L的鹽酸溶液中浸泡數(shù)小時后，用蒸餾水沖洗干凈，再進(jìn)行標(biāo)定，即用pH值為6.86(25℃)的緩沖溶液進(jìn)行定位，調(diào)節(jié)好后任意選擇另一種pH緩沖溶液進(jìn)行斜率調(diào)節(jié)，如無法調(diào)節(jié)到，則需更換電極。非封閉型復(fù)合電極，里面要加外參比溶液即3mol/L氯化鉀溶液，所以必須檢查電極里的氯化鉀溶液是否在1/3以上，如果不到，需添加3mol/L氯化鉀溶液。如果氯化鉀溶液超出小孔位置，則把多余的氯化鉀溶液甩掉，使溶液位于小孔下面，并檢查溶液中是否有氣泡，如有氣泡要輕彈電極，把氣泡完全趕出。
　　在使用過程中應(yīng)把電極上面的橡皮剝下，使小孔露在外面，否則在進(jìn)行分析時，會產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致氯化鉀溶液不能順利通過玻璃球泡與被測溶液進(jìn)行離子交換，會使測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。測量完成后應(yīng)把橡皮復(fù)原，封住小孔。電極經(jīng)蒸餾水清洗后，應(yīng)浸泡在3mol/L氯化鉀溶液中，以保持電極球泡的濕潤，如果電極使用前發(fā)現(xiàn)保護(hù)液已流失，則應(yīng)在3mol/L氯化鉀溶液中浸泡數(shù)小時，以使電極達(dá)到*好的測量狀態(tài)。在實際使用時，發(fā)現(xiàn)有的分析人員把復(fù)合電極當(dāng)作玻璃電極來處理，放在蒸餾水中長時間浸泡，這是不正確的，這會使復(fù)合電極內(nèi)的氯化鉀溶液濃度大大降低，導(dǎo)致在測量時電極反應(yīng)不靈敏，*終導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此不應(yīng)把復(fù)合電極長時間浸泡在蒸餾水中。
　　^[2] 一、電極使用注意
　　1、玻璃電極插座應(yīng)保持干燥、清潔，嚴(yán)禁接觸酸霧、鹽霧等有害氣體，嚴(yán)禁沾上水溶液，保證儀器的高輸入阻抗。
　　2、 不進(jìn)行測量時，應(yīng)將輸入短路，以免損壞儀器。
　　3、新電極或久置不用的電極在使用前，必須在蒸餾水中浸泡數(shù)小時。使電極不對稱電位降低達(dá)到穩(wěn)定，降低電極內(nèi)阻。
　　4、 測量時，電極球泡應(yīng)全部浸入被測溶液中。
　　5、使用時，應(yīng)使內(nèi)參比電極浸在內(nèi)參比溶液中，不要讓內(nèi)參比溶液倒向電極帽一端，使內(nèi)參比懸空。
　　6、使用時，應(yīng)拔去參比電極電解液加液口的橡皮塞，以使參比電解液（鹽橋）借重力作用維持一定流速滲透并與被測溶液相通。否則，會造成讀數(shù)漂移。
　　7、 氯化鉀溶液中應(yīng)該沒有氣泡，以免使測量回路斷開。
　　8、應(yīng)該經(jīng)常添加氯化鉀鹽橋溶液，保持液面高于銀/氯化銀絲。
　　二、校準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)時注意
　　1、 測量時應(yīng)按說明書規(guī)定的時間周期對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。
　　2、 校準(zhǔn)時應(yīng)注意：
　　標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液溫度盡量與被測溶液溫度接近。
　　定位標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液應(yīng)盡量接近被測溶液的pH值。或兩點標(biāo)定時，應(yīng)盡量使被測溶液的pH值在兩個標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的區(qū)間內(nèi)。
　　校準(zhǔn)后，應(yīng)將浸入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的電極用水*沖洗，因為緩沖溶液的緩沖作用，帶入被測溶液后，造成測量誤差。
　　3、記錄被測溶液的pH值時應(yīng)同時記錄被測溶液的溫度值，因為離開溫度值，pH值幾乎毫無意義。盡管大多數(shù)pH計都具有溫度補(bǔ)償功能，但**是補(bǔ)償電極的響應(yīng)而已，也就是說只是半補(bǔ)償，而沒有同時對被測溶液進(jìn)行溫度補(bǔ)償，即，全補(bǔ)償。
　　PH計使用的保養(yǎng)與維護(hù)：
　　（一）保養(yǎng)
　　1、 pH玻璃電極的貯存
　　短期：貯存在pH＝4的緩沖溶液中；
　　長期：貯存在pH＝7的緩沖溶液中。
　　2、 pH玻璃電極的清洗
　　玻璃電極球泡受污染可能使電極響應(yīng)時間加長。可用CCl4或皂液揩去污物，然后浸入蒸餾水一晝夜后繼續(xù)使用。污染嚴(yán)重時，可用5％HF溶液浸10～20分鐘，立即用水沖洗干凈，然后浸入0.1NHCl溶液一晝夜后繼續(xù)使用。
　　3、 玻璃電極老化的處理
　　玻璃電極的老化與膠層結(jié)構(gòu)漸進(jìn)變化有關(guān)。舊電極響應(yīng)遲緩，膜電阻高，斜率低。用氫氟酸浸蝕掉外層膠層，經(jīng)常能改善電極性能。若能用此法定期**內(nèi)外層膠層，則電極的壽命幾乎是無限的。
　　4、 參比電極的貯存
　　銀-氯化銀電極*好的貯存液是飽和氯化鉀溶液,高濃度氯化鉀溶液可以防止氯化銀在液接界處沉淀，并維持液接界處于工作狀態(tài)。此方法也適用于復(fù)合電極的貯存。
　　5、 參比電極的再生
　　參比電極發(fā)生的問題絕大多數(shù)是由液接界堵塞引起的，可用下列方法解決：
　　（1）浸泡液接界：用10％飽和氯化鉀溶液和90％蒸餾水的混合液，加熱*60～70℃，將電極浸入約5cm，浸泡20分鐘*1小時。此法可溶去電極端部的結(jié)晶。
　　（2）氨浸泡：當(dāng)液接界被氯化銀堵塞時可用濃氨水浸除。具體方法是將電極內(nèi)充洗凈，液放空后浸入氨水中10～20分鐘，但不要讓氨水進(jìn)入電極內(nèi)部。取出電極用蒸餾水洗凈，重新加入內(nèi)充液后繼續(xù)使用。
　　（3）真空方法：將軟管套住參比電極液接界，使用水流吸氣泵，抽吸部分內(nèi)充液穿過液接界，除去機(jī)械堵塞物。
　　（4）煮沸液接界：銀－氯化銀參比電極的液接界浸入沸水中10～20秒。注意，下一次煮沸前，應(yīng)將電極冷卻到室溫。
　　（5）當(dāng)以上方法均無效時，可采用砂紙研磨的機(jī)械方法去除堵塞。此法可能會使研磨下的砂粒塞入液接界。造成長久性堵塞。
　　（二）維護(hù)
　　目前實驗室使用的電極都是復(fù)合電極，其優(yōu)點是使用方便，不受氧化性或還原性物質(zhì)的影響，且平衡速度較快。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(nèi)氯化鉀溶液的液壓差。下面就把電極的使用與維護(hù)簡單作一介紹：
　　⒈復(fù)合電極不用時，可充分浸泡3M氯化鉀溶液中。切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。
　　⒉使用前，檢查玻璃電極前端的球泡。正常情況下，電極應(yīng)該透明而無裂紋；球泡內(nèi)要充滿溶液，不能有氣泡存在。
　　⒊測量濃度較大的溶液時，盡量縮短測量時間，用后仔細(xì)清洗，防止被測液粘附在電極上而污染電極。
　　⒋清洗電極后，不要用濾紙擦拭玻璃膜，而應(yīng)用濾紙吸干,避免損壞玻璃薄膜、防止交叉污染，影響測量精度。
　　⒌測量中注意電極的銀—氯化銀內(nèi)參比電極應(yīng)浸入到球泡內(nèi)氯化物緩沖溶液中，避免電計顯示部分出現(xiàn)數(shù)字亂跳現(xiàn)象。使用時，注意將電極輕輕甩幾下。
　　⒍電極不能用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或其他腐蝕性溶液。
　　⒎嚴(yán)禁在脫水性介質(zhì)如無水乙醇、重鉻酸鉀等中使用。