酸度计的工作原理及使用方法.docx

: .
酸度计的工作原理及使用方法
1、 酸度11 ( pH计)的工作原理
酸度计(以下简称pH Tt)是采用氢离子选择性电极测量液体 pH值的一种广泛使用的化
学分析仪器。酸度计是用电势法来测量 pH值的，其基本原理是：将一个连有内参比电极的
可逆氢离子指示电极和一个外参比电极同时浸入到某一待测溶液中而形成原电池， 在一定温
度下产生一个内外参比电极之间的电池电动势。 这个电动势与溶液中氢离子活度有关， 而与 其它离子的存在基本没有关系。仪器通过测量该电动势的大小，最后转化为待测液的 pH值
而显不'出来。
实验中为了操作方便，常常把连有内参比电极的氢离子指示电极和外参比电极复合
在一起构成复合电极。复合电极的基本结构如图 1所示。其主要组成部件如下：
I
'-制■孔
, —
. 一 U
VIE
图1复合pH电极的基本结构示意图
(1)玻璃薄膜球泡：它是由具有 H+交换功能的锂玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在
- mm 左右，25 oC下的电阻值 < 250兆欧。
(2)玻璃支持管：是支持电极球泡的玻璃管体，由 电绝缘性优良的铅玻璃制成，其 膨胀系 数与电极球泡玻璃一致。
(3)内参比电极：多为Ag/AgCl电极或饱和甘汞电极，主要作用是提供一个稳定的参比 电
势，要求其电极电势稳定， 温度系数小。
(4)内参比溶液：为 pH值恒定的缓冲溶液或浓度较大的强酸溶液，如 mol/L HCl 溶液。
(5)电极壳：电极壳是支持玻璃电极和液接界，盛放外 参比溶液的壳体，通常由聚碳酸
酯(PC)塑压成型或者玻璃制成。 PC塑料在有些溶剂中会溶解，如丙酮、 四氯化碳、三氯乙烯、
pH复
四氢吠喃等，如果测试液中含有以上溶剂，就会损坏电极外壳，此时应改用玻璃外壳的 合电极。
(6)外参比电极：多为银/氯化银电极或饱和甘汞电极，其作用也是提供一个稳定的参比 电势，要求其电极电势稳定， 重现性好，温度系数小。
(7)外参比溶液：常为饱和 氯化钾溶液 或KCl凝胶电解质。
(8)液接界：液接界是外参比溶液和被测溶液之间的连接部件，要求渗透量大且稳定， 通常由瓷砂芯材料构成。
(9)电极导线：为低噪音金属 屏蔽线，内芯与内参比电极连接，屏蔽层与外参比电极连接。 使用复合电极之前，必须将电极中的玻璃薄膜球泡在水中浸泡，使之形成一个三层
结构，即中间的干玻璃层和两边的“水合硅胶层”。当球状玻璃膜的内外玻璃表面与水溶
液接触时，NaSiO3晶体骨架中的Na+或Li 2SQ3中的Li +与水溶液中的H+发生交换：
G-Na++H = G-H ++Na 或 G-Li ++H+ = G-H ++Li +
因为该交换过程的平衡常数很大，因此，玻璃膜内外表面层中的 Na+或Li+的位置几乎全部
被H所取代，从而形成所谓的“水合硅胶层"。当把浸泡好的玻璃电极插入到待测溶液中 时，水合硅胶层与溶液接触，由于硅胶层表面 H+活度和溶液中H+活度不同，形成活度差，
H+便从活度大的一方向活度小的一方迁移， 从而在硅胶层与溶液中建立了平衡， 改变了胶- 液两相界面的电荷分布，产