pH电极-理论与故障分析

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1、内容简介1.什么是pH和pH范围?2.如何进行pH测量?3.用玻璃电极进行pH测量4.玻璃电极在实际使用过程中的影响5.HAMILTON电极的特征6.故障排除概念pH是什么pH是用来描述一个水溶液的酸性或者碱性。在水溶液中，通常会有以下两种离子存在:HOH++OH-.2这两种离子活度的乘积在一定温度下是个常数:[H+][OH-]=10-14(mole/liter)2在22°C.在非常稀的溶液中，离子的活度等于离子的浓度；在较浓的溶液中，由于离子间的相互作用，大部分溶液中离子活度会比离子浓度小。pH是什么一个溶液被认为显中性:[H+]=[OH-]=10-7mol/升在22°C.

2、pH定义的对此外:[H+]<10-7mol/升即显示碱性[H+]>10-7mol/升即显示酸性数公式是很简单的:pH=-log[H+]其结果就是pH的范围是从0到14当pH值从4变化到3，氢离子和氢氧根离子浓度的变化分别是什么呢？pH-范围范围pH[H+](mole/liter)[OH-](mole/liter)010.0000000000000110.10.000000000000120.010.000000000001酸性30.0010.0000000000140.00010.000000000150.000010.00000000160.0000010.00000001中

3、性70.00000010.000000180.000000010.00000190.0000000010.00001100.00000000010.0001碱性110.000000000010.001120.0000000000010.01130.00000000000010.1140.000000000000011不同样品的pH值2.pH是如何测量的?pH指示剂(pH试纸)玻璃电极其他的一些H+-敏感的电极:陶瓷聚合物膜金属锑氢醌钯Pd铱IrISFET传感器H+-敏感的电流探头电导率3.pH-玻璃电极进行测量3.1基本原理:半电池3.2复合玻璃电极3.3pH玻

4、璃敏感膜3.4玻璃电极的电化学势3.5电势E和pH的关系13.6理想玻璃电极?3.1基本原理:半电池pH测量系统仪表(测量仪表)internal被测溶液electrolytepHglassmembraneliquidjunction指示电极参比电极(测量)3.1基本原理:半电池pH是由测量电极和参比电极的电势差来决定的：理论上,pH电极的电势只和被测量溶液的pH有关。理论上,参比电极的电势是一个常数实际上，每一根电极的电势受到很多因素的影响，诸如温度/干扰的物种/老化等等…选择合适的电极，进行正确的校准和使用合理的方法会将这些影响降到最小!3.2复合玻璃电极操作2个传感器很

5、难控制，因此将他们合并成一个!内部缓冲液有固定的pH参比电极和样品之间的电气连接通过隔膜来进行用来加注3MKCl的加液口(参比电解质)3.3玻璃敏感膜的pH敏感性内部缓冲液内部胶层(pH7.0)H+和其他阴离子电荷分离产生一个电势差(E)不含水的玻1璃基体这个电势差产生在外部胶层，并且根据样品的pH变化而变化内部胶层的电势保+持不变(E3)外部胶层++++-----H+其他离酸性样品X-子3.4.玻璃电极的电势差与样品的pH有关取决于内部缓冲液的pHAg/AgCl-电极的原电池电势Ag/AgCl-电极的原电池电势透过隔膜的离子速度不同而产生的电势差玻璃电极的总的电势差:E=

6、E+E+E+E+E+Etotal1234563.5电势差E和pH的关系1mV500理想曲线400300ESlopes200pH100001234567891011121314-100-200-300t=25°C(77F)-400-500pH能斯特方程:R:气体常数8.314VAs/molK0RT[H]EEln1nF[H]T:温度[K]0n:电荷数0EEslog[H]F:法拉第常数9.648*104As/mol3.5电势差E和pH的关系1温度对斜率的影响:mV理想曲线!500400300200100001234567891011121314-100-200-300

7、0°C-40025°C-50050°CpHSlopest[°C]t[F]T[K][mV]温度每升高5度，斜率增加03227354.20约1mV/pH257729859.165012232364.123.6理想玻璃电极?内外部的胶层产生的电势差(E,E)仅仅与样品的pH13相关并且斜率相同。内部缓冲液的pH保持不变，因此内部胶层的电势差(E)保持不变。3玻璃敏感膜的不对称电势(E)越小越好。2测量电极和参比电极必须保持一致，从而(E,E)