PH緩沖液與PH電極的使用和問題

本文系統(tǒng)的分析大家常用PH計過程中出現(xiàn)的相似問題，并作出準確解答，網(wǎng)上的問題答案多樣，為了用戶能總結性的，一次性的讀懂PH計相關知識，在此總結PH計的緩沖液問答和電極方面的問答分析，請仔細閱讀。
　　
　　PH計的緩沖液
　　
　　1、什么是pH計的標準緩沖溶液？有什么特點？
　　
　　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反應產生少量的酸或堿，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。
　　
　　pH計標準緩沖溶液具有以下特點：
　　
　?。?）標準溶液的pH值是已知的，并達到規(guī)定的準確度；
　　
　?。?）標準溶液的pH值有良好的復現(xiàn)性和穩(wěn)定性，具有較大的緩沖容量，較小的稀釋值和較小的溫度系數(shù)；
　　
　?。?）溶液的制備方法簡單；
　　
　　2、對于PH計，pH緩沖溶液主要作用是什么？
　　
　?、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；
　　
　?、窃谝话憔葴y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。
　　
　　⑷檢測pH電極的性能
　　
　　3、如何配制pH標準緩沖溶液？
　　
　　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，應使用去離子水，并預先煮沸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。
　　
　　4、如何正確保存和使用pH緩沖溶液;
　　
　　緩沖溶液配制后，應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。
　　
　　電極方面：
　　
　　1、什么是pH指示電極？
　　
　　對溶液中氫離子活度有響應，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，球泡內充入內參比溶液，插入內參比電極（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。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。
　　
　　2、什么是參比電極？
　　
　　對溶液中氫離子活度無響應，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。
　　
　　3、什么是pH復合電極？
　　
　　將pH玻璃電極和參比電極組合在一起的電極就稱為pH復合電極。外殼為塑料的就稱為塑殼pH復合電極。外殼為玻璃的就稱為玻璃pH復合電極。復合電極的zui大優(yōu)點是合二為一，使用方便。pH復合電極的結構主要由電極球泡、玻璃支持桿、內參比電極、內參比溶液、外殼、外參比電極、外參比溶液、液接界、電極帽、電極導線、插口等組成。
　　
　?、烹姌O球泡：它是由具有氫功能的鋰玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在0.1～0.2mm左右，電阻值<250兆歐（25℃）。
　　
　?、撇ＡеС止埽菏侵С蛛姌O球泡的玻璃管體,由電絕緣性優(yōu)良的鉛玻璃制成，其膨脹系數(shù)應與電極球泡玻璃一致。
　　
　?、莾葏⒈入姌O：為銀/氯化銀電極，主要作用是引出電極電位，要求其電位穩(wěn)定，溫度系數(shù)小。
　　
　?、葍葏⒈热芤海毫汶娢粸?pH的內參比溶液，是中性磷酸鹽和氯化鉀的混合溶液，玻璃電極與參比電極構成電池建立零電位的pH值，主要取決于內參比溶液的pH值及氯離子濃度。
　　
　?、呻姌O塑殼：電極塑殼是支持玻璃電極和液接界，盛放外參比溶液的殼體，由PPS塑壓成型。
　　
　　⑹外參比電極：為銀/氯化銀電極，作用是提供與保持一個固定的參比電勢，要求電位穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，溫度系數(shù)小。
　　
　　⑺外參比溶液：為3.3mol/L的氯化鉀凝膠電解質，不易流失，無需添加。
　　
　?、躺靶疽航咏纾阂航咏缡菢嬐ㄍ鈪⒈热芤汉捅粶y溶液的連接部件，要求滲透量穩(wěn)定。
　　
　?、碗姌O導線：為低噪音金屬屏蔽線，內芯與內參比電極連接，屏蔽層與外參比電極連接。
　　
　　4、pH電極為什么要浸泡？如何正確浸泡pH復合電極？
　　
　　原因分析：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。同時，玻璃電極經過浸泡，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。
　　
　　正確浸泡pH復合電極：浸泡在含KCL的pH4緩沖溶液中，這樣才能對玻璃球泡和液接界同時起作用。這里要特別提醒注意，因為過去人們使用單支的pH玻璃電極已習慣于用去離子水或pH4緩沖液浸泡，后來使用pH復合電極時依然采用這樣的浸泡方法，甚至在一些不正確的pH復合電極的使用說明書中也會進行這種錯誤的指導。這種錯誤的浸泡方法引起的直接后果就是使一支性能良好的pH復合電極變成一支響應慢、精度差的電極，而且浸泡時間越長性能越差，因為經過長時間的浸泡，液接界內部（例如砂芯內部）的KCL濃度已大大降低了，使液接界電勢增大和不穩(wěn)定。當然，只要在正確的浸泡溶液中重新浸泡數(shù)小時，電極還是會復原的。
　　
　　另外，pH電極也不能浸泡在中性或堿性的緩沖溶液中，長期浸泡在此類溶液中會使pH玻璃膜響應遲鈍。正確的pH電極浸泡液的配制：取pH4.00緩沖劑（250ml）一包，溶于250ml純水中，再加入56克分析純KCl，適當加熱，攪拌至*溶解即成。
　　
　　5、一般pH計的電極能用多長時間？
　　
　　這個問題是很多用戶經常詢問的，但卻不是簡單幾個字能夠回答的。首先介紹國家標準（ZBN50003-88）對電極“壽命”的規(guī)定：“電極的保證期：從電極上所標注的制造日期起，在一年內的存放期內拆箱使用時，其性能應符合本標準的全部要求。在保證期內，如發(fā)現(xiàn)電極因制造廠的原因而不能正常工作時，制造廠應負責修理或退換’。這里講的很清楚，電極的質量保證期限，以沒有經過使用為前提，期限一年，因此很多人就籠統(tǒng)的講電極的壽命是一年，其實這是不對的。這里里面除了電極本身品質以外還有一個使用和保養(yǎng)的問題。首先是使用介質，相同的電極會接觸不同的介質，有的介質很干凈，如自來水，有的介質是強酸強堿甚至高溫。第二是使用時間，有的是偶爾使用，有的是長期連續(xù)使用。第三是是否清洗保養(yǎng)，因此這里面就會有很大的不一樣，一般來講，一支電極如果在很短的時間內失效，就有可能是電極型號選擇不對或者使用者保養(yǎng)不當，這種情況生產廠是不負責退賠的。當然，如果電極雖經使用，但外觀仍很好，并無不良使用的痕跡，就有可能是電極質量原因，生產廠一般也會負責退賠的。至于有些電極號稱長壽命電極，其實也是有些問題的。電極的一般使用時間為半年至一年，使用條件差的工業(yè)pH電極時間可能更短一些。
　　
　　6、pH電極如何清洗？
　　
　　球泡和液接界污染后先用以下溶劑清洗，再用去離子水洗去溶劑，將電極浸入浸泡掖中活化。
　　
　　污染物清洗劑
　　
　　無機金屬氧化物低于1mol/L稀酸
　　
　　有機油脂類物稀洗滌劑（弱酸性）
　　
　　樹脂高分子物質稀酒精、丙酮、乙醚
　　
　　蛋白質血球沉淀物酸性酶溶液（如食母生片）
　　
　　顏料類物質稀漂白掖、*
　　
　　7、怎么正確使用pH計的復合電極？
　　
　　⑴球泡前端不應有氣泡，如有氣泡應用力甩去。
　　
　?、齐姌O從浸泡瓶中取出后，應在去離子水中晃動并甩干，不要用紙巾擦拭球泡，否則由于靜電感應電荷轉移到玻璃膜上，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。
　　
　　⑶pH復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。尤其使用塑殼pH復合電極時，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。
　　
　?、杀苊饨佑|強酸強堿或腐蝕性溶液，如果測試此類溶液，應盡量減少浸入時間，用后仔細清洗干凈。
　　
　　⑹避免在無水乙醇、濃硫酸等脫水性介質中使用，它們會損壞球泡表面的水合凝膠溫度補償對ph計（酸度計）測量有哪些影響層。
　　
　?、怂軞H復合電極的外殼材料是PPS，如遇損壞電極外殼介質，此時應改用玻璃外殼的pH復合電極。