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(jì)過程中出現(xiàn)的相似問題，并作出準(zhǔn)確解答，網(wǎng)上的問題答案多樣，為了用戶能總結(jié)性的，一次性的讀懂PH計(jì)相關(guān)知識，在此總結(jié)PH計(jì)的緩沖液問答和電極方面的問答分析，請仔細(xì)閱讀。
　　
　　PH計(jì)的緩沖液
　　
　　1、什么是pH計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液？有什么特點(diǎn)？
　　
　　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(xué)反應(yīng)產(chǎn)生少量的酸或堿，以及將溶液適當(dāng)稀釋，這個(gè)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液具有以下特點(diǎn)：
　　
　?。?）標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值是已知的，并達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度；
　　
　?。?）標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值有良好的復(fù)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(jì)，pH緩沖溶液主要作用是什么？
　　
　　⑴pH測量前標(biāo)定校準(zhǔn)pH計(jì)
　　
　　⑵用以檢定pH計(jì)的準(zhǔn)確性，例如用pH6.86和pH4.00標(biāo)定pH計(jì)后，將pH電極插入pH9.18溶液中，檢查儀器顯示值和標(biāo)準(zhǔn)溶液的pHs值是否一致；
　　
　?、窃谝话憔葴y量時(shí)檢查pH計(jì)是否需要重新標(biāo)定。pH計(jì)標(biāo)定并使用后也許會(huì)產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)緩沖液中，根據(jù)誤差大小確定是否需要重新標(biāo)定。
　　
　　⑷檢測pH電極的性能
　　
　　3、如何配制pH標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，應(yīng)使用去離子水，并預(yù)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(yīng)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(yīng)裝在聚乙烯瓶中）瓶蓋嚴(yán)密蓋緊，在冰箱中低溫（5～10℃）保存，一般可使用二個(gè)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(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備幾個(gè)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(shí)，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(shí)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(yīng)，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(nèi)充入內(nèi)參比溶液，插入內(nèi)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(jìn)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(yīng)，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(gè)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(shí)極化電勢小。
　　
　　3、什么是pH復(fù)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(fù)合電極。外殼為塑料的就稱為塑殼pH復(fù)合電極。外殼為玻璃的就稱為玻璃pH復(fù)合電極。復(fù)合電極的zui大優(yōu)點(diǎn)是合二為一，使用方便。pH復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)主要由電極球泡、玻璃支持桿、內(nèi)參比電極、內(nèi)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(dǎo)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(yīng)與電極球泡玻璃一致。
　　
　?、莾?nèi)參比電極：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?nèi)參比溶液：零電位為7pH的內(nèi)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(gòu)成電池建立零電位的pH值，主要取決于內(nèi)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。
　　
　?、释鈪⒈入姌O：為銀/氯化銀電極，作用是提供與保持一個(gè)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。
　　
　?、送鈪⒈热芤海簽?.3mol/L的氯化鉀凝膠電解質(zhì)，不易流失，無需添加。
　　
　?、躺靶疽航咏纾阂航咏缡菢?gòu)通外參比溶液和被測溶液的連接部件，要求滲透量穩(wěn)定。
　　
　?、碗姌O導(dǎo)線：為低噪音金屬屏蔽線，內(nèi)芯與內(nèi)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(fù)合電極？
　　
　　原因分析：pH電極使用前必須浸泡，因?yàn)閜H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(yīng)。同時(shí)，玻璃電極經(jīng)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(shí)間8小時(shí)至24小時(shí)或更長，根據(jù)球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。同時(shí)，參比電極的液接界也需要浸泡。因?yàn)槿绻航咏绺珊詴?huì)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(shí)間一般幾小時(shí)即可。
　　
　　正確浸泡pH復(fù)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(shí)起作用。這里要特別提醒注意，因?yàn)檫^去人們使用單支的pH玻璃電極已習(xí)慣于用去離子水或pH4緩沖液浸泡，后來使用pH復(fù)合電極時(shí)依然采用這樣的浸泡方法，甚至在一些不正確的pH復(fù)合電極的使用說明書中也會(huì)進(jìn)行這種錯(cuò)誤的指導(dǎo)。這種錯(cuò)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(fù)合電極變成一支響應(yīng)慢、精度差的電極，而且浸泡時(shí)間越長性能越差，因?yàn)榻?jīng)過長時(shí)間的浸泡，液接界內(nèi)部（例如砂芯內(nèi)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(dāng)然，只要在正確的浸泡溶液中重新浸泡數(shù)小時(shí)，電極還是會(huì)復(fù)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(huì)使pH玻璃膜響應(yīng)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(dāng)加熱，攪拌至*溶解即成。
　　
　　5、一般pH計(jì)的電極能用多長時(shí)間？
　　
　　這個(gè)問題是很多用戶經(jīng)常詢問的，但卻不是簡單幾個(gè)字能夠回答的。首先介紹國家標(biāo)準(zhǔn)（ZBN50003-88）對電極“壽命”的規(guī)定：“電極的保證期：從電極上所標(biāo)注的制造日期起，在一年內(nèi)的存放期內(nèi)拆箱使用時(shí)，其性能應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的全部要求。在保證期內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)電極因制造廠的原因而不能正常工作時(shí)，制造廠應(yīng)負(fù)責(zé)修理或退換’。這里講的很清楚，電極的質(zhì)量保證期限，以沒有經(jīng)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(shí)這是不對的。這里里面除了電極本身品質(zhì)以外還有一個(gè)使用和保養(yǎng)的問題。首先是使用介質(zhì)，相同的電極會(huì)接觸不同的介質(zhì)，有的介質(zhì)很干凈，如自來水，有的介質(zhì)是強(qiáng)酸強(qiáng)堿甚至高溫。第二是使用時(shí)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(huì)有很大的不一樣，一般來講，一支電極如果在很短的時(shí)間內(nèi)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(dāng)，這種情況生產(chǎn)廠是不負(fù)責(zé)退賠的。當(dāng)然，如果電極雖經(jīng)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(zhì)量原因，生產(chǎn)廠一般也會(huì)負(fù)責(zé)退賠的。至于有些電極號稱長壽命電極，其實(shí)也是有些問題的。電極的一般使用時(shí)間為半年至一年，使用條件差的工業(yè)pH電極時(shí)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(jī)金屬氧化物低于1mol/L稀酸
　　
　　有機(jī)油脂類物稀洗滌劑（弱酸性）
　　
　　樹脂高分子物質(zhì)稀酒精、丙酮、乙醚
　　
　　蛋白質(zhì)血球沉淀物酸性酶溶液（如食母生片）
　　
　　顏料類物質(zhì)稀漂白掖、*
　　
　　7、怎么正確使用pH計(jì)的復(fù)合電極？
　　
　?、徘蚺萸岸瞬粦?yīng)有氣泡，如有氣泡應(yīng)用力甩去。
　　
　?、齐姌O從浸泡瓶中取出后，應(yīng)在去離子水中晃動(dòng)并甩干，不要用紙巾擦拭球泡，否則由于靜電感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移到玻璃膜上，會(huì)延長電勢穩(wěn)定的時(shí)間，更好的方法是使用被測溶液沖洗電極。
　　
　?、莗H復(fù)合電極插入被測溶液后，要攪拌晃動(dòng)幾下再靜止放置，這樣會(huì)加快電極的響應(yīng)。尤其使用塑殼pH復(fù)合電極時(shí)，攪拌晃動(dòng)要厲害一些，因?yàn)榍蚺莺退軞ぶg會(huì)有一個(gè)小小的空腔，電極浸入溶液后有時(shí)空腔中的氣體來不及排除會(huì)產(chǎn)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(dòng)以排除氣泡。
　　
　?、仍谡吵硇栽嚇又袦y試之后，電極必須用去離子水反復(fù)沖洗多次，以除去粘附在玻璃膜上的試樣。有時(shí)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。
　　
　　⑸避免接觸強(qiáng)酸強(qiáng)堿或腐蝕性溶液，如果測試此類溶液，應(yīng)盡量減少浸入時(shí)間，用后仔細(xì)清洗干凈。
　　
　?、时苊庠跓o水乙醇、濃硫酸等脫水性介質(zhì)中使用，它們會(huì)損壞球泡表面的水合凝膠溫度補(bǔ)償對ph計(jì)（酸度計(jì)）測量有哪些影響層。
　　
　?、怂軞H復(fù)合電極的外殼材料是PPS，如遇損壞電極外殼介質(zhì)，此時(shí)應(yīng)改用玻璃外殼的pH復(fù)合電極。