pH計是測量和反應(yīng)溶液酸堿度的重要工具，pH計的型號和產(chǎn)品多種多樣，顯示方式也有指針顯示和數(shù)字顯示兩種可選，但是無論pH計的類型如何變化，它的工作原理都是相同的，其主體是一個精密的電位計。

pH計的結(jié)構(gòu)

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。

 

以下是分別說明各部件的主要功能：

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pH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計的工作原理

pH計是以電位測定法來測量溶液pH值的，因此pH計的工作方式，除了能測量溶液的pH值以外，還可以測量電池的電動勢。pH在拉丁文中，是Pondus hydrogenii的縮寫，是物質(zhì)中氫離子的活度，pH值則是氫離子濃度的對數(shù)的負(fù)數(shù)。

 

pH計的主要測量部件是玻璃電極和參比電極，玻璃電極對pH敏感，而參比電極的電位穩(wěn)定。將pH計的這兩個電極一起放入同一溶液中，就構(gòu)成了一個原電池，而這個原電池的電位，就是這玻璃電極和參比電極電位的代數(shù)和。

 

pH計的參比電極電位穩(wěn)定，那么在溫度保持穩(wěn)定的情況下，溶液和電極所組成的原電池的電位變化，只和玻璃電極的電位有關(guān)，而玻璃電極的電位取決于待測溶液的pH值，因此通過對電位的變化測量，就可以得出pH溶液的PH值。

 

pH計原理圖

誤差校正

理論上，0～7～14pH的發(fā)生電位差在25℃時為+414mV～0～-414mV左右。在能斯特方程式中，電位差大約會變化-59mV，但實際上1pH的變化大約會變化-58mV，此外對于強(qiáng)酸性與強(qiáng)堿性由于玻璃膜的材質(zhì)以及液體的種類不同，會產(chǎn)生誤差。

 

pH計的電位差

 

pH計的校正使用符合JIS標(biāo)準(zhǔn)的pH標(biāo)準(zhǔn)液。pH標(biāo)準(zhǔn)液包括草酸鹽(1.68pH)、酞酸鹽(4.01pH)、中性磷酸鹽(6.86pH)、磷酸鹽(7.41pH)、硼酸鹽(9.18pH)、碳酸鹽(10.01pH)。

 

 

pH計的使用方法（步驟）

pH計使用前的準(zhǔn)備工作

1.使用pH計之前先用三蒸水清洗電極，注意玻璃電極不要碰碎。

 

2.準(zhǔn)備在平臺pH計的旁邊放至調(diào)節(jié)用的NAOH液和HCL液。

 

3.在冰箱中拿出定pH液（pH=7.0），放與平臺上。

 

4.打開pH計，調(diào)定pH值，按︿﹀鍵選擇pH和CAL選項，選擇其中的CAL項，調(diào)節(jié)插入到pH液（pH=7.0）中，按《》鍵選擇數(shù)據(jù)值到7.0處，出現(xiàn)小八叉即可。

 

5.將玻璃電極插入到待測的溶液中，再放入另一電極，適當(dāng)?shù)臄噭右好妫ㄗ⒁猓翰灰�碰碎玻璃電極）。

 

6.pH計的電子單元使用必須注意電路的保護(hù)，在不進(jìn)行pH值測量時，要將pH計的輸入短路，以避免pH計的損壞。

 

7.pH計的玻璃電極插座必須保持干凈、清潔和干燥，不能接觸鹽霧和酸霧等有害氣體，同時嚴(yán)禁玻璃電極插座上沾有任何的水溶液，以避免pH計高輸入阻抗。

 

8.未到你需要的pH值時要小心的加如NAOH液和HCL液，（據(jù)調(diào)節(jié)范圍不同可以選擇不同濃度的調(diào)節(jié)液，濃度小時可以快加，濃度大時要加慢）。

 

9.加液時小心不要超過所需的定容量。

 

pH計怎么使用步驟

1.后蓋打開，裝入電池一塊。

 

2.裝上復(fù)合玻璃電極注意：

（1）復(fù)合電極下端是易碎玻璃泡，使用和存放時千萬要注意，防止與其它物品相碰。

（2）復(fù)合電極內(nèi)有KCl飽和溶液作為傳導(dǎo)介質(zhì)，如干涸結(jié)果測定不準(zhǔn)必須隨時觀察有無液體，發(fā)現(xiàn)剩余很少量時到化驗室灌注。

（3）復(fù)合電極儀器接口決不允許有污染，包括有水珠。

（4）復(fù)合電極連線不能強(qiáng)制性拉動，防止線路接頭斷裂。

 

3.打開電源開關(guān)后，再打到pH測量檔。

 

4.用溫度計測量pH6.86標(biāo)準(zhǔn)液的溫度，然后將pH計溫度補償旋鈕調(diào)到所測的溫度值下。

 

5.將復(fù)合電極用去離子水沖洗干凈，并用濾紙擦干。

 

6.將pH6.86標(biāo)準(zhǔn)溶液2～5ml倒入已用水洗凈并擦干的塑料燒杯中，洗滌燒杯和復(fù)合電極后倒掉，再加入20mlpH6.86標(biāo)準(zhǔn)溶液于塑料燒杯中，將復(fù)合電極插入于溶液中，用儀器定位旋鈕，調(diào)至讀數(shù)6.86，直到穩(wěn)定。應(yīng)該注意以下兩點：

（1）必須用pH6.86標(biāo)準(zhǔn)調(diào)定位。

（2）調(diào)完后，決不能再動定位旋鈕。

 

7.將復(fù)合電極用去離子水洗凈，用濾紙擦干，用溫度計測量pH4.00溶液的溫度，并將儀器溫度補償旋鈕調(diào)到所測的溫度值下。

 

8.將pH4.00標(biāo)準(zhǔn)溶液2～5ml倒入另一個塑料燒杯中，洗滌燒杯和復(fù)合電極后倒掉，再加入20mlpH4.00標(biāo)準(zhǔn)溶液，將復(fù)合電極插入溶液中，讀數(shù)穩(wěn)定后，用斜率旋鈕調(diào)至pH4.00。應(yīng)該注意斜率鈕調(diào)完后，決不能再動。

 

9.用溫度計測定待測液溫度，并將儀器溫度補償調(diào)至所測溫度。

 

10.將復(fù)合電極插入待測溶液中，讀取pH值，即為待pH值。應(yīng)該注意以下兩點：

（1）測定時溫度不能過高，如超過40℃測定結(jié)果不準(zhǔn)，需用燒杯取出稍冷。

（2）復(fù)合電極避免和有機(jī)物接觸，一旦接觸或沾污要用無水乙醇清洗干凈。

 

11.注意事項：儀器在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)，即以上4～8款操作。如果儀器不關(guān)機(jī)，可以連續(xù)測定，一旦關(guān)機(jī)就要校準(zhǔn)。但12小時即使不關(guān)機(jī)也必須校準(zhǔn)一次。

pH計校準(zhǔn)的三種方法

一、ph計的一點校準(zhǔn)

任何一種pH計都必須經(jīng)過pH標(biāo)準(zhǔn)溶液的校準(zhǔn)后才可測量樣品的pH值，對于測量精度在0.lpH以下 的樣品，可以采用一點極準(zhǔn)方法調(diào)整儀器，一般選用pH6.86或pH7.00標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。有些儀器本身精度只有0.2pH或0.lpH，因此儀器只設(shè)有一個¨定位¨調(diào)節(jié)旋鈕。具體操作步驟如下：

　�。�1） 測量標(biāo)準(zhǔn)緩沖液溫度，查表確定該溫度下的pH值，將溫度補償旋鈕調(diào)節(jié)到該溫度下。

　�。�2） 用純水沖洗電極并甩干。

　　（3） 將電極浸入緩沖溶液晃動后靜止放置，待讀數(shù)穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)定位旋鈕使儀器顯示該標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值。

　�。�4） 取出電極沖洗并甩干。

　�。�5） 測量樣品溫度，并將pH計溫度補償旋鈕調(diào)節(jié)至該溫度值

　　

二、ph計的二點校準(zhǔn)

　　對于精密級的pH計，除了設(shè)有¨定位¨和¨溫度補償¨調(diào)節(jié)外，還設(shè)有電極¨斜率¨調(diào)節(jié)，它就需要用二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行校準(zhǔn)。一般先以pH6.86或pH7.00進(jìn)行¨定位¨校準(zhǔn)，然后根據(jù)測試溶液的酸堿情況，選用pH4.00（酸性）或pH9.18和pHI0.0l （堿性）緩沖溶液進(jìn)行¨斜率¨校正。具體操作步驟為：

　�。�1） 電極洗凈并甩干，浸入pH6.86或pH7.00標(biāo)準(zhǔn)溶液中，儀器溫度補償旋鈕置于溶液溫度處。待示值穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)定位旋鈕使儀器示值為標(biāo)準(zhǔn)溶液的pHs值。

　�。�2） 取出電極洗凈甩干，浸入第二種標(biāo)準(zhǔn)溶液中。待示值穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)儀器斜率旋鈕，使儀器示值為第二種標(biāo)準(zhǔn)溶液的pHs值。

　　（3） 取出電極洗凈并甩干，再浸入pH6.86或pH7.00緩沖溶液中。如果誤差超過0.02pH，則重復(fù)第 （1）、（2）步驟，直至在二種標(biāo)準(zhǔn)溶液中不需要調(diào)節(jié)旋鈕都能顯示正確pHs值。

　�。�4） 取出電極并甩干，將pH溫度補償旋鈕調(diào)節(jié)至樣品溶液溫度，將電極浸入樣品溶液，晃動后靜止放置，顯示穩(wěn)定后讀數(shù)。

　　

三、PH計的第三點校準(zhǔn)　

不管是什么樣的pH計，pH＝7這個點是必須校正的，而且在兩點校正的時候要先校正pH=7這個點。做校正時從7.0開始，選擇的標(biāo)準(zhǔn)液與要測定的溶液的PH值有關(guān)，使溶液的PH值能落在校正的PH范圍內(nèi)。一般采用兩點就可以滿足要求，如果對其要求很高，才考慮第三點的。有些儀器能校正三點，有模式可選，可直接用該模式。有些沒有的，一般是采用兩點兩點校對，即校對兩次。

用7.004.01做的校正，如果再需要第三點是該用9.21的緩沖液還是用10.01，9.18，12.46，1.68等其他的哪個緩沖液呢？該如何確定？

　　1、其實，pH采第三點校正是多少，主要還是取決于你的樣品情況。正如你所說，校準(zhǔn)溶液從pH1.68~12.46有許多種，根據(jù)樣品最終PH值范圍決定選用合適的校準(zhǔn)溶液。我們常用的是4.00，6.86，9.18，如果你的樣品更偏近于堿性，則需要9.18、10.01、12.46。校正順序根據(jù)不同儀器情況也各有區(qū)別，有的要求按順序校準(zhǔn)，有的則沒有要求，儀器會自動識別，需要參見相關(guān)儀器使用說明書。

　　2、不管是什么樣的pH計，pH=7這個點是必須校正的，而且在兩點校正的時候要先校正pH=7這個點。做校正時從7.0開始，選擇的標(biāo)準(zhǔn)液與要測定的溶液的PH值有關(guān)，使溶液的PH值能落在校正的PH范圍內(nèi)。一般采用兩點就可以滿足要求，如果對其要求很高，才考慮第三點的。有些儀器能校正三點，有模式可選，可直接用該模式。有些沒有的，一般是采用兩點兩點校對，即校對兩次。

　　3、我們通常用的是7，4，10的校準(zhǔn)次序。先校酸后校堿。

 

pH計使用注意事項

1.一般情況下，pH計儀器在連續(xù)使用時，每天要標(biāo)定一次；一般在24小時內(nèi)儀器不需再標(biāo)定。

 

2.使用前要拉下pH計電極上端的橡皮套使其露出上端小孔。

 

3.標(biāo)定的緩沖溶液一般第一次用pH=6.86的溶液，第二次用接近被測溶液pH值的緩沖液，如被測溶液為酸性時，緩沖液應(yīng)選pH=4.00；如被測溶液為堿性時則選pH=9.18的緩沖液。

 

4.測量時，電極的引入導(dǎo)線應(yīng)保持靜止，否則會引起測量不穩(wěn)定。

 

5.電極切忌浸泡在蒸餾水中。pH計所使用的電極如為新電極或長期未使用過的電極，則在使用前必須用蒸餾水進(jìn)行數(shù)小時的浸泡，這樣pH計電極的不對稱電位可以被降低到穩(wěn)定水平，從而降低電極的內(nèi)阻。

 

6.pH計在進(jìn)行pH值測量時，要保證電極的球泡完全進(jìn)入到被測量介質(zhì)內(nèi)，這樣才能獲得更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果。

 

7.pH計使用時，要去除參比電極點解液加液口的橡皮塞，這樣參比電解液就能夠在重力的。

pH計的保養(yǎng)

1.pH計玻璃電極的貯存

pH計短期內(nèi)不用時，可充分浸泡在飽和氯化鉀溶液中。但若長期不用，應(yīng)將其干放，切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。

 

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0.1N HCl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。若能用此法定期清除內(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-氯化銀電極最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。

常見問題及解決方案

1.同一樣品，兩次測量的 pH值不一樣？

溫度變化或樣品本身發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，都會引起 pH值的變化。所以，應(yīng)盡量保持溫度一致，并且避免化學(xué)反應(yīng)。

 

2.同一樣品，同時在兩臺 pH計上測量，讀數(shù)不一致？

由于兩臺 pH計的校正條件不一樣（如，不同時間做的校正），造成測量值有差異。所以要用同一緩沖液在同一時間里對 pH計進(jìn)行校正，然后再同時測定。

 

3.為什么緩沖液在有效期內(nèi)已經(jīng)變質(zhì)不能使用了？

緩沖液的有效期是指未開封使用狀態(tài)下的保存期。一旦開封使用后，由于空氣中各種霉菌的作用，緩沖液較易變質(zhì)。

注意：已使用過的緩沖液，千萬不能倒回原裝瓶中！

 

4.電極需多久校準(zhǔn)一次？

電極的校準(zhǔn)頻率取決于電極的使用、保養(yǎng)、樣品性質(zhì)以及測量精度等具體情況。建議每天校準(zhǔn)一次，最長不要超過每周一次校準(zhǔn)。更換電極以及長時間不使用，在使用前必須先校準(zhǔn)。

 

5.如何保養(yǎng) pH電極？

電極使用一段時間后，若發(fā)現(xiàn)斜率變低、響應(yīng)速度變慢等情況，可嘗試下列方法:

①若測量樣品中含有蛋白質(zhì)，可用胃蛋白酶 /鹽酸洗液清洗電極膜。

②若測量樣品為油性/有機(jī)液體，可用丙酮或乙醇沖洗。

③若發(fā)現(xiàn)電極液絡(luò)部變臟變黑，可用硫醇清洗液清洗液絡(luò)部。

④活化電極膜，活化方法：電極再生液浸泡 30秒，再用 3mol/LKCL溶液浸泡 5小時。

 

6.樣品溫度為 10℃，此時儀表顯示的是 10℃還是25℃下的 pH值？

酸度計顯示的是溶液在當(dāng)前溫度下的 pH值,若在 10℃測量，儀表顯示的是溶液 10℃的值,如果需要得到 25℃的 pH，必須把溶液溫度升/降溫至 25℃，再進(jìn)行測量。酸度計的溫度補償指的是補償溫度對 pH電極的影響，但不能將任何溫度下的 pH值補償?shù)?25℃。

 

7.為什么電極放在 pH7.00的緩沖液中校正后，顯示為 7.02？

此時緩沖液溫度在 20℃左右。由于緩沖液的 pH值會隨溫度變化有小量變化，7.00只是緩沖液在25℃下的值，而緩沖液在 20℃時的值應(yīng)為 7.02。pH計能自動補償溫度對緩沖液的影響以保證測量精度�！　�

 

8.pH電極壽命有多長？

pH電極的壽命與測量樣品的性質(zhì)、樣品溫度及使用的頻率、保養(yǎng)情況有關(guān)。在正常使用、正確保養(yǎng)的情況下，pH電極壽命為 1至 2年。

 

9.檢測pH計準(zhǔn)不準(zhǔn)?

測pH計準(zhǔn)不準(zhǔn)?唯一可靠和最簡單的方法就是以pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來進(jìn)行檢定。取三個pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：pH6.86、pH4.00、pH9.18（最好是新鮮配制并且溫度相同），以pH6.86進(jìn)行定位校準(zhǔn)，以pH4.00進(jìn)行斜率校準(zhǔn)，然后測試pH9.18看pH計是否準(zhǔn)確，是否合格立見分曉。如果精度不合格，還可以進(jìn)一步判斷是pH計有問題還是pH電極有問題。

 

10.pH計數(shù)字不穩(wěn)定現(xiàn)象原因總結(jié)：

①檢查電極是否已損壞；

②應(yīng)該是電極使用的時間太長了，先校準(zhǔn)看一下是否有效；

③可試下用2.5mmoL/L的KCL溶液浸泡探頭；

④清洗一下玻璃球，是不是時間長了，上面附著了一些有機(jī)物，導(dǎo)致反應(yīng)不靈敏；

⑤在水中存在著一個化學(xué)平CO2+H2O→H++HCO3-，由于一般的純水或地表水都顯弱堿性導(dǎo)致該平衡向正反應(yīng)方向移動故pH會一直上升；

⑥在被測水樣中加入中性鹽（如，KCL）作為離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑，改變?nèi)芤褐械碾x子總強(qiáng)度，增加導(dǎo)電性，使測量快速穩(wěn)定。此方法國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6P04.3-93中規(guī)定：“測量水樣時為了減少液接電位的影響和快速達(dá)到穩(wěn)定，每50mL水樣中加入一滴中性0.1moL/L KCL溶液。”雖然此方法改變了水樣中的離子強(qiáng)度，在一定程度上引起了其pH值得變化，但經(jīng)實驗證明此變化在數(shù)值上只改變了0.01pH左右，是完全可以接受的。但采用這種方法時，一定要注意所加的KCL溶液不應(yīng)含任何堿性或酸性的雜質(zhì)。因此KCL試劑要采用高純度的，所配溶液的水質(zhì)也要高純度的中性水質(zhì)。