第一节
pH计

pH计是准确测量溶液pH值的常用精密仪器。它是利用一对电极——指示电极和参比电极在不同pH的溶液中产生的电极电位不同的原理设计制作的。将不同种类的离子选择电极与参比电极搭配，可用于测量溶液中各种离子的活度或组成标度。

测量溶液pH值时，用玻璃电极作指示电极，其构造如图Ⅱ-1所示：在一支玻璃管下端连接有特殊材料制作的球形玻璃薄膜，球泡内封有一根镀有AgCl薄膜的银丝，即Ag-AgCl电极，与0.1 mol·L ^-1 的HCl溶液组成内参比电极。

将玻璃电极插入待测液中，电极组成为：

定温下该电极的电极电位仅与待测溶液的pH有关，298 K时，可用下式表示：

φ g ＝ -0.059 16 pH

常用的参比电极为饱和甘汞电极，如图Ⅱ-2所示。298 K时，其电极电位为0.241 5伏特。

将上述两电极插入待测溶液，组成电池：

根据Nernst方程，电池电动势 E ＝ φ SCE - φ g ＝0.241 5-（ -0.059 16 pH），若 已知，则可从所测得的电动势E求得待测溶液的pH。 可通过测定一已知准确pH值的标准缓冲溶液的电动势 E S 而求得。实际应用中，先将两电极插入标准缓冲溶液（pH S ）中，测定电池电动势 E S ，然后将标准缓冲溶液换成待测溶液，再测定电动势 E ，按下式可计算被测溶液的pH：

上式由 二式合并而得。

常用的pH计有pHS-2型、pHS-3型和Delta320型和Sartorius PB-10型等，本书介绍后三种。

一、pHS-3型pH计

pHS-3型pH计是一种四位十进制数字显示的pH计，其最小分度为0.01 pH单位。仪器附有能调速的电磁搅拌器，仪器面板如图Ⅱ-3所示。

1. 操作步骤

（1）准备：①将pH计与搅拌器电源插头插入220伏交流电源上，装好电极支架并夹稳电极。②放开测量开关，按下pH键（或mV按键），接通电源，仪器预热30 mins。

（2）仪器的标定（定位）：①放开测量开关，按下mV按键，调节零点调节器直至仪器读数显示出±0.00数值为止。②按下pH按键，将电极插入标准缓冲溶液中，测量溶液温度并调节温度调节器在该温度值，开动搅拌器使溶液均匀。③按下测量开关，调节定位调节器使仪器读数为该标准缓冲溶液的pH值。此时不能再动定位调节器。

仪器标定好后，在一般情况下24小时之内不需再标定。

（3）测定：放开测量开关，移出电极用蒸馏水冲洗电极头，用滤纸片吸干残水后，插入待测溶液，开动搅拌器使溶液均匀，再按下测量开关，显示出的数字即为待测溶液的pH值。

2. 使用注意事项

（1）玻璃电极下端球面的玻璃膜非常脆薄，极易破裂。使用时不可用手按捏，也不可用布等擦拭。操作中注意勿与烧杯壁接触。安装时甘汞电极头部应长出球泡头部以保护球泡。

（2）玻璃电极和甘汞电极在使用时，必须注意内电极与球泡之间及内电极和陶瓷芯之间有否气泡停留，如有必须除掉。使用时拔掉甘汞电极上的橡皮套及橡皮塞。

（3）新启用的玻璃电极，应将玻璃球泡在蒸馏水中浸泡过夜，使玻璃球表面充分吸水，以达平衡状态。

（4）使用过程中注意仪器的干燥清洁，特别是电极架、玻璃电极插头不宜沾水，以防漏电造成仪器不准确。

（5）仪器一定要接地线，否则在测定时可能会引起指针不稳定。

（6）玻璃电极测定溶液的pH在1～9范围内比较准确，测定碱性溶液如pH在11以上，电极常不能立即复原，容易损坏，故不宜测定强碱溶液的pH。

测量完毕，将玻璃电极球泡浸泡在蒸馏水中（切不可将甘汞电极也一同浸泡入蒸馏水中），并且不要忘记给甘汞电极套上橡皮套及橡皮塞。

二、Delta 320型pH计

Delta 320型pH计是数字式pH计，其精密度为0.01 pH单位，使用高灵敏度复合电极，采用双缓冲溶液两点标定，可以准确地测定溶液的pH、mV值和温度值。仪器控制键和电极插孔等如图Ⅱ-4所示。

操作步骤：

（1）准备：将pH计变压器插头插入220 V电源上，装好电极支架并取一支复合电极固定在支架上。按下 on／off 键，接通电源预热15 mins。将电极和ACT温度补偿插头插入相应插孔内。

（2）设置标定缓冲溶液组：320型pH计允许选择一组（三种）标准缓冲溶液校准电极。标定时可采用其中两种溶液。下面有三组缓冲溶液可供选择：

b ＝1∶pH4.00、7.00、10.00

b ＝2∶pH4.01、7.00、9.21

b ＝3∶pH4.01、6.86、9.18

选择缓冲溶液步骤：按 on／off 键关闭显示器，按 mode 键并保持，再按 on／off 键。松开 mode 键显示屏显示 b ＝1（或当前设置值），按 cal 键显示 b ＝2或 b ＝3。再按 read 键选择合适的组别。

（3）标定pH电极：按 mode 键，选择测定方式为pH。第一点标定，用蒸馏水冲洗电极头，并用滤纸擦干，然后放入第一种缓冲溶液中，按 cal 键后，仪器会自动标定终点。终点时，屏幕静止。第二点标定，从缓冲溶液中取出电极，用蒸馏水冲洗电极头，并用滤纸擦干。然后将电极放入第二种缓冲溶液中，按 cal 键。终点时，屏幕静止并显示相应斜率值（90％～100％）。

（4）样品pH值的测定：从缓冲溶液中取出电极，用蒸馏水冲洗电极头，并用滤纸擦干。将电极放入待测溶液中，按 read 键，启动测定程序，待屏幕数字稳定即可读数。

（5）样品的mV值测定：按 mode 键，选择测定方式为mV，用蒸馏水冲洗电极头，并用滤纸擦干。将电极放入待测溶液中，按 read 键，启动测定程序，待屏幕数字稳定即可读数。

（6）样品的温度值测定：按 mode 键，选择测定方式为℃，用蒸馏水冲洗电极头，并用滤纸擦干。将电极放入待测溶液中，按 read 键，启动测定程序，待屏幕数字稳定即可读数。

（7）测定完毕后，按 on／off 键关闭电源，取下电极清洗干净，并将电极浸泡在浸泡液中，不能使浸泡液干涸。拔下变压器插头。

三、Sartorius PB-10型pH计

Sartorius PB-10型pH计是数显式pH计，精度为0.01 pH单位，配备高灵敏度复合电极，采用多点缓冲溶液标定，使测定数据更为准确。仪器控制面板和电极插孔如图Ⅱ-5所示。

1. 操作步骤

（1）准备：

①连接电极到仪表的BNC插头，连接温度传感器到“ATC”。用变压器把仪表连接到电源。按pH／mV键设置pH模式。

（2）校准：

①按Setup键，显示屏显示Clear buffer，按Enter键确认，清除之前的校准数据。

②按Setup键，直至显示屏幕显示缓冲组“1.68，4.01，6.68，9.18，12.46”或您所需要的其他缓冲液组，按Enter键确认。

③将复合电极用蒸馏水或去离子水清洗，滤纸吸干后浸入第一种缓冲液（pH 6.68），待数值达稳定并出现“S”时，按“Standardize”键，仪器将自动校准，如果校准时间较长，可按“Enter”键手动校准。作为第一校准点数值被储存，显示“6.68”。

④用蒸馏水或去离子水清洗电极，滤纸吸干后浸入第二种缓冲液（pH 4.01），待数值达稳定并出现“S”时，按“Standardize”键，仪器将自动校准，如果校准时间较长，可按“Enter”键手动校准。作为第二校准点数值被储存，显示“4.01 6.68”和信息“％Slope**Good Electrode**”，显示测量的电极斜率值，如果该测量值在90％～105％范围内，可接受。如果与理论值有更大的偏差，将显示错误信息（Err），电极应清洗，并按上述步骤重新校准。

⑤重复以上操作，完成第三点（pH 9.18）校准。

（3）测量：

用蒸馏水或去离子水清洗电极，滤纸吸干后将电极浸入待测溶液。待数值达稳定出现“S”时，即可读取测量值。

2. 保养

（1）电极使用间隙，请将电极用蒸馏水或去离子水清洗干净，用滤纸吸干。

（2）观察敏感球泡内部是否全部充满液体，如发现有气泡，则应将电极向下轻轻甩动，以消除敏感球泡内的气泡，否则将影响测试精度。

（3）测量完成后，电极用蒸馏水或去离子水清洗后，用3mol·L -1 KCI溶液保存。

（4）测量完成后，不用拔下变压器，应待机或关闭总电源，以保护仪器。 E/N0+izsC/M5CXd/9NiQdqu3vRvD7yCTbVE7GQ+Rnbo4MgxXj4Ymsu97yaofEDsW