酸度計是一種常用的儀器設(shè)備。酸度計簡稱酸度計,由電極和電計兩部分組成。主要用來測量液體介質(zhì)的酸堿度值,配上相應(yīng)的電極可以測量電位MV值,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研、環(huán)保等領(lǐng)域.。使用中若能夠合理維護電極、按要求配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖液和正確操作電計,可大大減小pH示值誤差,從而提高化學(xué)實驗、醫(yī)學(xué)檢驗數(shù)據(jù)的可靠性。
狹義的酸度計主要指實驗室酸度計,。酸度計常用的種類主要有臺式酸度計(工業(yè)在線酸度計酸度計),便攜式酸度計,筆式酸度計三大類別。
結(jié)構(gòu)
酸度計由三個部件構(gòu)成,簡單的說就是電極和電計組成的。
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。
原理
酸度計是采用氫離子選擇性電極測量液體pH值的一種廣泛使用的化學(xué)分析儀器。酸度計是用電勢法來測量pH值的,其基本原理是: 將一個連有內(nèi)參比電極的可逆氫離子指示電極和一個外參比電極同時浸入到某一待測溶液中而形成原電池,在一定溫度下產(chǎn)生一個內(nèi)外參比電極之間的電池電動勢。這個電動勢與溶液中氫離子活度有關(guān),而與其它離子的存在基本沒有關(guān)系。儀器通過測量該電動勢的大小,最后轉(zhuǎn)化為待測液的pH值而顯示出來。
應(yīng)用
采用酸度計能更好地控制化學(xué)反應(yīng),達到提高生產(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)采用酸度計后可變?yōu)檫B續(xù)生產(chǎn)方式。在現(xiàn)代工業(yè)中采用酸度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)部門都需要采用酸度計。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。
酸度計簡稱pH計,由電極和電計兩部分組成。使用中若能夠合理維護電極、按要求配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖液和正確操作電計,可大大減小pH示值誤差,從而提高化學(xué)實驗、醫(yī)學(xué)檢驗數(shù)據(jù)的可靠性。
pH計因電計設(shè)計的不同而類型很多,其操作步驟各有不同,因而pH計的操作應(yīng)嚴(yán)格按照其使用說明書正確進行。在具體操作中,校準(zhǔn)是pH計使用操作中的一重要步驟。表1的數(shù)據(jù)是精度為0.01級、經(jīng)過計量檢定合格的pH計在未校準(zhǔn)時與校準(zhǔn)后的測量值,從中可以看出校準(zhǔn)的重要性。
盡管pH計種類很多,但其校準(zhǔn)方法均采用兩點校準(zhǔn)法,即選擇兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液:一種是pH7標(biāo)準(zhǔn)緩沖液,第二種是pH9標(biāo)準(zhǔn)緩沖液或pH4標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。先用pH7標(biāo)準(zhǔn)緩沖液對電計進行定位,再根據(jù)待測溶液的酸堿性選擇第二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。如果待測溶液呈酸性,則選用pH4標(biāo)準(zhǔn)緩沖液;如果待測溶液呈堿性,則選用pH9標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。若是手動調(diào)節(jié)的pH計,應(yīng)在兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液之間反復(fù)操作幾次,直至不需再調(diào)節(jié)其零點和定位(斜率)旋鈕,pH計即可準(zhǔn)確顯示兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液pH值。則校準(zhǔn)過程結(jié)束。此后,在測量過程中零點和定位旋鈕就不應(yīng)再動。若是智能式pH計,則不需反復(fù)調(diào)節(jié),因為其內(nèi)部已貯存幾種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的pH值可供選擇、而且可以自動識別并自動校準(zhǔn)。但要注意標(biāo)準(zhǔn)緩沖液選擇及其配制的準(zhǔn)確性。
其次,在校準(zhǔn)前應(yīng)特別注意待測溶液的溫度。以便正確選擇標(biāo)準(zhǔn)緩沖液,并調(diào)節(jié)電計面板上的溫度補償旋鈕,使其與待測溶液的溫度一致。不同的溫度下,標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值是不一樣的。如下圖所示:
校準(zhǔn)工作結(jié)束后,對使用頻繁的pH計一般在48小時內(nèi)儀器不需再次定標(biāo)。如遇到下列情況之一,儀器則需要重新標(biāo)定:
⑴溶液溫度與定標(biāo)溫度有較大的差異時.
⑵電極在空氣中暴露過久,如半小時以上時.
⑶定位或斜率調(diào)節(jié)器被誤動;
⑷測量過酸(pH2)或過堿(12)的溶液后;
⑸換過電極后;
⑹當(dāng)所測溶液的pH值不在兩點定標(biāo)時所選溶液的中間,且距7pH又較遠時。
酸度計主要是通過電極和溶液產(chǎn)生微電壓,所以使用于什么電極對酸度值的大小很關(guān)鍵。我們常用的測量酸度計的電極主要有如下兒種:
1、氫電極:
氫電極的原理與金屬電極頗為相似。但氫是氣體,不能直接用作電極,而需要一個鍍有鉑黑的鉑電極吸附氫氣起金屬電極的作用。它的主要優(yōu)點的準(zhǔn)確,可用于測量較廣泛的pH范圍。但這種電極在氧化還原過程中,生成其他的氧化或還原物質(zhì)時,會引起測量誤差,操作也不方便,所以這種電極一般只作標(biāo)準(zhǔn)電極,實際測量中很少使用。
2、醌一氫醒電極:
它是惰性的金屬鉑或金浸入醌氫醌飽和溶液中而組成的,是利用醌一氫醌對在惰性電極上建立的電位平衡。醌一氫醒電極的優(yōu)點是電位穩(wěn)定快、內(nèi)阻低。但如果pH超過8,呈弱酸的氫醌開始離解或者被氧化成醌,破化了電位平衡。另外,其它能與醌結(jié)合的物質(zhì)都會影響pH測定,如蛋白質(zhì)、硼酸鹽、膠體懸浮液等。
3、銻電極:
它是金屬氧化物電極中的一種。銻電極的電極就發(fā)生在金屬銻和氧化物之間銻與空氣接觸的表面所產(chǎn)生、,由于此氧化物的活度與溶液中的OHˉ離了活度有關(guān),所以銻電極的電位直接與溶液的pH值有關(guān)。
銻電極的優(yōu)點是操作簡單,堅固耐用。但這種電極的“標(biāo)準(zhǔn)”電位不穩(wěn)定,還有其它金屬氧化物電極也可作pH測量。例如:秘Bi、電極,原理和結(jié)構(gòu)與銻電極相似。
4、日一汞電極:
通常用的是飽和甘汞電極,它由金屬汞、Hg2CI2和飽和KC1溶液組成。不會產(chǎn)生極化現(xiàn)象、電極的穩(wěn)定性。它的電極反應(yīng)是:Hg2CI2+2e=2Hg+2C1ˉ
5、玻璃電極:
玻璃pH電極是目前pH測量的最主要方法之一。當(dāng)它浸入被測溶液內(nèi),被測溶液的氫離了與電極球泡表面水化層進行離了交換,球泡內(nèi)層也同樣產(chǎn)生電極電勢。由于內(nèi)層氫離了不變,而外層氫離了在變化,因此內(nèi)外層電勢差也在變化,它的大小決定于膜外層溶液的氫離了濃度。這種測試方法簡單,結(jié)果精確,受十?dāng)_因素較少。
6、復(fù)合電極:
目前多數(shù)使用一種叫復(fù)合電極,即將玻璃電極與參比電極結(jié)合成單一探頭的電極,具有玻璃電極和參比電極的組合功能,使得測量更加方便、準(zhǔn)確、可靠。