1 什么是水的pH值？它有什么意义？
群居终日-
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分割线
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-----------
1.
什么是水的
< br>pH
值？它有什么意义？
pH
值是水溶液最重要的理化参数之
一。凡涉及水溶液的自然现象，化学变化以及生产
过程都与
pH
值有关，因此，在工业、农业、医学、环保和科研领域都需要测量
pH
值。
水的
pH
值
是表示水中氢离子活度的负对数值，表示为：
pH= - lg aH+
pH
值有时也称氢离子指数，由于氢
离子活度的数值勤往往很小，在应用很不方便，所
以就用
pH<
/p>
值之一概念来作为水溶液酸性、碱性的判断指示。而且，氢离子活度的负对数值
能够表示出酸性、
碱性的变化幅度的数量级的大小，
这样应用起来就十分方便，
并由此得到：
⑴中性水溶液，
pH= - lg
aH+=-lg10-7=7
⑵
酸性水溶液，
pH<7
，
pH
值越小，表示酸性越强；
⑶碱性水溶液，
pH>7
，
pH
值越大，表示碱性越强。
< br>
2.
什么是
pH
标度？
pH
测量是一种相对测量，它仅仅指示标准溶液与未知溶液之间的
pH
差别，实际测量
时，需要用标准缓冲溶液定
期进行校准。因此，为了达到量值的一致，必须建立
pH
标度。
pH
标度范围定为
0~14pH
，
pH
标度的量值由基准缓冲溶液的
pHs
值确定。
因此，
pH
标度的含义可表达为：根据
pH
定义，在
0~14pH
范围内选择若干个
pH
缓
冲溶液作为
pH
标度的固定点，并且
采用当代技术能达到的最准确的方法测定它们的
pHs
值。国际
上有二种
pH
标度，即多种基准
pH<
/p>
标度和单种基准
pH
标度，中国采用多种
基准
pHs
标度。
3. pH
测量一定要标定校准吗？
pH
测量
通常有比色法（
pH
试纸或比色皿）和电极法二种。比色法当然
不要标定，而
电极法就一定要标定，因为电极法
pH
测量就是将未知溶液与已知
pHs
值的标准溶液在
测
量电池中作用比较测定，这是电极法
pH
测量的
“
操作定义
”
所决定的。
4.
什么是
pH
标准缓冲溶液？它有哪些特点？
pH
缓冲
溶液是一种能使
pH
值保持稳定的溶液。
如果向这种溶液中加入少量的酸或碱，
或者在溶液中的化学反应产生少量的酸或碱，<
/p>
以及将溶液适当稀释，这个溶液的
pH
值
基本
上稳定不变，这种能对抗少量酸或碱或稀释，而使
pH
值不易发生变化的溶液就称为
pH
缓
冲溶液。
pH
标准缓冲溶液具有以下特点：
⑴标准溶液的
pH
值是已知的，并达到规定的准确度。
⑵标准溶液的
pH
值有良好的复现性和稳定性，具有较大的缓冲容量，
较
小的稀释值和
较小的温度系数。
⑶溶液的制备方法简单。
5.
如何配制
pH
< br>缓冲溶液？
-------------------
---------------------
分割线
----
-----------------------------------
---
-------------------------------------
分割
线
--------------------------------------
-
对于一般的
< br>pH
测量，可使用成套的
pH
缓
冲试剂（可配制
250ml
），配制溶液时，应
使用去离子水，并预先煮沸
15~30
分钟，以除去溶
解的二氧化碳。剪开塑料袋将试剂倒入
烧杯中，用适量去离子水使之溶解，并冲洗包装袋
，再倒入
250ml
容量瓶中，稀释至刻度，
< br>充分摇匀即可。
6.
如何正
确保存和使用
pH
缓冲溶液？
缓冲溶液配制后，
应装在玻璃瓶或聚乙稀瓶中
（碱性的
pH
缓冲液如
pH9.18
、
p
H10.01
、
pH12.46
等，应
装在聚乙稀瓶中）瓶盖严密盖紧，在冰箱中低温（
5-10
℃）
保存，一般可使
用二个月左右，如发现有混浊、发霉或沉淀等现象，不能继续使用。使用
时，应准备几个
50ml
的聚乙稀小瓶，将大瓶中缓冲溶液倒入
小瓶中，并在环境温度下放置
1~2
小时，等温
度平衡后再使用。使用后不得再倒回大瓶中，以免污染，小瓶中的缓冲溶液在
>
10
℃的环境
条件下可以使用
2~3<
/p>
天，一般
pH7.00
、
pH6.86
及
pH4.00
三种溶液使用时间可以长一些，
pH9.18
和
pH10.01
溶液由于吸收空气中的
CO2
，其
pH
值比较容易变化
.
7.
pH
缓冲溶液有何用途？
⑴
pH
测量
前标定校准
pH
计。
⑵用以检定
pH
计的准确性，
例如用
pH6.8
6
和
pH4.00
标定
pH
计后，
将
pH
电极插入
pH9.18
溶液中，检查仪器显示值和
标准溶液的
pHs
值是否一致。
⑶在一般精度测量时检查
pH
计是否需要重新设定。
pH
计标定并使用后也许会产生漂
移或变化，
因此在测试前
将电极插入与被测溶液比较接近的标准缓冲液中，
根据误差大小确
定是否需要重新标定。
⑷检测
pH
电极的性能。
8.
使用瓶装的
pH
缓冲溶液有什么优点？
在
pH
计经
销商处一般还有用聚乙稀塑料瓶瓶装的
pH
标准缓冲溶液销售。
它和用
pH
缓冲试剂自己配制的缓冲溶液比较，
由于它其中添加了显色剂和防腐剂，因此不同
pH
值的
缓冲液有不同的颜色，
使用时不易搞错，
并且在常温下保存不会发霉变质，
保存期可长达一
年，
因此使用特别方便。
有
pH4.00
、
pH6.86
、
pH
7.00
、
pH9.18
、
pH10.01
五种，
并有
500ml
大瓶和
50ml
小瓶二种
规格。
9.
什么是
pH
指示电极？
对溶液中氢离子活度有响应，电极电位随之而变化的电极称为
pH
指示电极或
pH
< br>测量
电极。
pH
指示电极有氢电
极、锑电极和玻璃电极等几种，但最常用的是玻璃电极。玻璃电
极是由玻璃支杆，
以及由特殊成份组成的对氢离子敏感的玻璃膜组成。
玻璃膜一般呈球泡
状，
球泡内充入内参比溶液，插入内参比电极（一般用银
/
氯化银电极），用电极帽封接引出电
线，
装
上插口，
就成为一支
pH
指示电极。<
/p>
市场销售的最常用的
pH
指示电极是
231
玻璃
pH
电
极。单独一支
pH
指示电极是无法进行测量的，它必须和参比电
极一起才能测量。
10.
什么是参比电极？
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分割线
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------------
对溶
液中氢离子活度无响应，
具有已知和恒定的电极电位的电极称为参比电极。
参比电
极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和银
/
氯化银电极等电极等几种。最常用的是甘汞电极和银
/
< br>氯
化银。
参比电极在测量电池中的作用是提供并保持一个
固定的参比电势，
因此对参比电极的
要求是电势稳定、重视，<
/p>
温度系数小，有电流通过时极化电势小。
市场销售的常用的参比电
极为
232
参比电极。
11.
什么是
pH
复合电极？
<
/p>
将
pH
玻璃电极和参比电极组合在一起的
电极就称为
pH
复合电极。外壳为塑料的就称
< br>为塑壳
pH
复合电极。外壳为玻璃的就称为玻璃
pH
复合电极。复合电极的最大优点是合二
为一
，使用方便。
pH
复合电极的结构主要由电极球泡、玻璃支持杆
、内参比电极、内参比
溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导
线、插口等组成。
⑴电极球泡：它是由具有氢功能的锂玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在
0.
1~0.2mm
左右，电阻值
<250
兆欧（
25
℃）。
⑵玻璃支持管：
< br>是支持电极球泡的玻璃管体，
由电绝缘性优良的铅玻璃制成，
其膨胀系
数应与电极球泡玻璃一致。
⑶内参比电极：为银
/
氯化银电极，主要作用是引用电极电位，要求其电位稳定，温度
系数小。
⑷内参比电极：零电位为
7pH
的内参比溶液，
是中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液，玻
璃电极与参比电极构成电池建立零电位的
pH
值，主要取决于内参比溶液的
pH
值及氯离子
浓度。
⑸电极塑壳：
电极塑壳是支持玻璃电
极和液接界，
盛放外参比溶液的壳体，
由聚碳酸酯
塑压成型。
⑹外参比电极：为银
/
氯化银电极，作用是提供
与保持一个固定的参比电势，要求电位
稳定，重现性好，温度系数小。
< br>
⑺外参比溶液：为
3.3mol/L
的氯化钾凝胶电解质，不易流失，无需添加。
⑻砂芯液接界
：液接界是构通外参比溶液和被测溶液的连接部件，要求渗透量稳定。
⑼电极导线：
为低噪音金属屏蔽线，
内芯与内参比电极连接，
屏蔽层与外
参比电极连接。
12.
pH
电极有哪些特性？
pH
电极具有以下特性：
⑴不对称电势：
< br>当电极的内外参比电极，
内外参比溶液均相同时，
理论上
电池电动势应
等于零，
但实际上总有几毫伏到几十毫伏的电势差
存在，
这说明玻璃球泡内外二个界面是不
对称的，
这一电势差就称为不对称电势。
不对称电势与球泡吹制的工艺有关，
也与使用中球
泡表面受侵蚀或沾污有关，实际使用中，可用电计特设的定
位调节器消除它。
⑵零电势：
pH
电极的零电势是指
< br>pH
测量电池的电势为零时的溶液的
pH
值。它取决
于内参比溶液的
pH
值及氯离子浓度。若内参比溶液为
0.025mol/L
的混
合磷酸盐溶液，电
极的零电势
pH
值大
于或小于电极的零电势
pH
值时，电极的极性就要发生改变。<
/p>
⑶内阻：
电极的内阻主要由球泡玻璃膜的内阻决定，
它取决于玻璃的组成
和厚度，
阻值
一般为几十兆欧。
而且随
温度下降而按指数式上升
（每下降
7
℃
，
内阻增加
1
倍，
例如
28
℃
----------
------------------------------
分割线
---------------------------------------
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分割线
-----------------------------
----------
时为
50
兆欧
，则
0
℃时为
800
< br>兆欧）。内阻高的电极对电计的输入阻抗及绝缘屏蔽的要求
高，因此电极内阻低一
些为好。
⑷碱误差和酸误差：
当被测溶液的酸度和碱度增大时，电极电势与溶液
pH
值将偏离线
性关系，
这种
偏差就称为碱误差和酸误差。
碱误差是由于在氢离子浓度很低的溶液中，
电极
膜的响应不仅与氢离子浓度有关，而且与溶液中碱金属离子浓度有关。碱误
差使测得的
pH
值比实际的数值偏低。酸误差在较低的
pH
范围内（
pH<1~2
）出现，酸误差使
pH
测量值
比实
际数值偏高。
13.
不同的
pH
敏感玻璃膜有何区别？
从形状上看，
pH
敏感玻璃膜可以制作成球形、圆柱形、平面形和尖锥形等各种不同的
外形，
主要是为了和被测介质的形态吻合。如球形和圆柱形，
主要用于液体介质；
平面形主
要用于含水的半固体介
质，如皮肤、肉类、皮革、纸张等；尖锥形主要用于刺入介质内部测
量，如土壤、水果等
。从成分组成看区别就更大了，有用于常规使用的敏感玻璃膜，有用于
高温使用的敏感玻
璃膜，有用于强酸或强碱使用的敏感玻璃膜，有用于高温蒸汽消毒
（
130
℃）的敏感玻璃膜，以及用于低温和低离子强度的敏感玻璃膜等等。有些
pH
测试不
准确或不稳定与
pH
敏感玻璃膜的选择不当有很大关系。
14.
不同的参比电极有何区别？
常用的参比电极有甘汞电极和银<
/p>
/
氯化银电极二类。甘汞电极具有电势稳定、重现性好
的优点，但也有温度滞后性大，不能在高温下使用（
<70
℃），且电极材料有毒性等缺点。
银
/
氯化银参比电极不仅制备容易，电势稳定，重现性好，而且电极结构牢固，温度滞后性
< br>小，当温度变化之后能较快达至新温度下的平衡电势，并且可以在高温下使用。但银
/
氯化
银电极在浓氯化钾溶液中的溶解度较大，因此在电极的
外参比溶液中（一般为
3.3mol/L
氯
化钾溶液）
，
应加入氯化银预先饱和，
否则参比电极的氯化银镀层会被溶解，
使电势不稳定。
<
/p>
毛细管参比电极是银
/
氯化银参比电极的
一种特殊制作形成，它将银
/
氯化银参比电极烧结在
玻璃毛细管中间，
将工作介质填充其间。
这种参比
电极不仅电势稳定，
而且可以有效防止因
外参比溶液污染而引起
的参比电位变化，因此更适合在高温和连续测试的条件下使用。
15.
什么是液接界？为何要使用高浓度
KCI
？
< br>在
pH
测量过程中，均使用参比电极，大多数情况下参比
电极带有盐桥溶液。参比电极
通过盐桥溶液与被测溶液相连通，
这样在被测溶液和参比盐桥溶液之间就形成液接界，
液接
界两边
溶液中的离子不断跨越界面向对面进行扩散，
由于各个离子扩散速度不同，
而使液接
界两边带有符号相反的电荷，产生电位差，即称为液接界电位，也称
扩散电位，它会影响电
极的测理精度。
为了减少液接界的电势差
或使其保持稳定及重现，
就必须采用高浓度的
KCI
溶液（
≥3.3mol/L
）作为电极的外参比盐
桥溶液，它有足够高的离子强度，比被测介质的可
能的最大的离子强度还要大
5~10
倍，因此，在液接界界面上，总是
K+<
/p>
和
C1-
向外扩散，
而由于
K+
和
C1-
的淌度（可以理解成速度）接近相等，正负电荷分布基本均匀，因此形成
较小
的液接界电势，这就是参比电极中的外参比溶液必须使用高浓度
KCI
< br>溶液的原因。
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