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pH計(jì)使用過程中14個(gè)常見問題
【合肥純水設(shè)備http://www.www.balaelectric.com/】pH計(jì)是實(shí)驗(yàn)室里很常用的儀器，操作簡(jiǎn)單容易上手，主要用來精確測(cè)量液體介質(zhì)的酸堿度。不過在使用過程中，它經(jīng)常會(huì)出問題，像讀數(shù)不穩(wěn)定一直波動(dòng)，校準(zhǔn)的時(shí)候出現(xiàn)異常，還有緩沖溶液也會(huì)有狀況。這些問題究竟是怎么造成的呢？
1. 什么是pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，它具有那些特點(diǎn)？
做化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)用到pH緩沖溶液，它最大的特點(diǎn)就是能讓自身的pH值保持穩(wěn)定。不管是往里面加一點(diǎn)點(diǎn)酸或者堿，還是溶液在化學(xué)反應(yīng)里自己產(chǎn)生了少量的酸、堿，又或是把溶液適當(dāng)稀釋一下，它的pH值都不會(huì)有什么大變化。像這種能扛得住少量酸堿，也不怕被稀釋，一直讓pH值穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)娜芤海徒凶鼍彌_溶液。
pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液呢，還有一些更特別的地方：
①它的pH值是確定的，而且準(zhǔn)得很，完全符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)的時(shí)候能放心用它來做參照。
②不管什么時(shí)候用，也不管在什么環(huán)境下，只要按照正常的方法操作，它的pH值都不會(huì)變。而且它“抗擊打”能力強(qiáng)，加少量的酸或者堿進(jìn)去，都能輕松應(yīng)對(duì)，穩(wěn)穩(wěn)保持pH值穩(wěn)定。另外，就算把它稀釋了，它的pH值也不會(huì)有太大波動(dòng)，溫度變一變，對(duì)它的影響也不大。
③它做起來不麻煩，不需要特別復(fù)雜的步驟，材料也不難找，實(shí)驗(yàn)室能很方便地配制，想用的時(shí)候隨時(shí)都能有。
2.如何制定pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液?
純水設(shè)備如果只是做個(gè)普通的pH值測(cè)量，用成套的pH緩沖試劑就足夠了，一包試劑能配出250mL的溶液。開始配溶液前，先準(zhǔn)備好去離子水，把它煮15到30分鐘，這樣能除掉水里溶解的二氧化碳。煮好后，把pH緩沖試劑的塑料袋剪開，把里面的試劑倒進(jìn)燒杯，接著加適量煮過的去離子水，攪拌一下，讓試劑完全溶解。再用去離子水把空的試劑袋涮一涮，涮下來的水也倒進(jìn)燒杯。然后，把燒杯里的溶液小心地倒進(jìn)250mL容量瓶里，接著往容量瓶里慢慢加去離子水，加到刻度線的位置。最后，把容量瓶的蓋子蓋緊，上下?lián)u晃，讓溶液充分混合均勻，這樣溶液就配好啦。
3.如何正確保存和使用pH緩沖溶液
緩沖溶液配好后，得裝進(jìn)玻璃瓶或者聚乙烯瓶里。不過像pH 9.18、pH 10.01、pH 12.46這些堿性的緩沖溶液，一定要用聚乙烯瓶裝，不然會(huì)出問題。裝完后，把瓶蓋擰緊，放進(jìn)5 - 10℃的冰箱里保存，這樣大概能用六個(gè)月。要是看到溶液變得渾濁、長霉，或者有沉淀，就千萬別再用了，不然實(shí)驗(yàn)結(jié)果肯定不準(zhǔn)。
要用的時(shí)候，先準(zhǔn)備幾個(gè)50mL的小聚乙烯瓶，從大瓶里倒些緩沖溶液進(jìn)去。倒完后別急著用，把小瓶放在當(dāng)前環(huán)境里放1 - 2個(gè)小時(shí)，等溶液溫度和周圍一樣了再用。還有，小瓶里用過的溶液，千萬別倒回大瓶，不然大瓶里的溶液就被污染了。在10℃以上的環(huán)境里，小瓶里的緩沖溶液能用2 - 3天。一般來講，pH 7.00、pH 6.86、pH 14.00這三種溶液能用的時(shí)間長一點(diǎn)，而pH 9.18和pH 10.01這兩種溶液，因?yàn)樘貏e容易吸收空氣中的二氧化碳，pH值變得很快，所以要盡快用完。
4.pH緩沖溶液有何前途?
測(cè)pH值前，一定要校準(zhǔn)pH計(jì)，這是為了保證它測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)不準(zhǔn)。比如說，先用pH值是6.86和14.00的標(biāo)準(zhǔn)溶液，把pH計(jì)校準(zhǔn)好。校準(zhǔn)完，把pH計(jì)的電極放到pH值為9.18的溶液里，瞅瞅儀器顯示的數(shù)值，和9.18是不是一樣。
要是對(duì)測(cè)量精度要求不是特別高，也得看看pH計(jì)還需不需要重新校準(zhǔn)。因?yàn)?span>pH計(jì)校準(zhǔn)完用過之后，測(cè)的數(shù)據(jù)可能會(huì)不準(zhǔn)。所以在測(cè)試前，把電極插進(jìn)和要測(cè)的溶液pH值差不多的標(biāo)準(zhǔn)溶液里，根據(jù)顯示的數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)值差多少，來決定要不要重新校準(zhǔn)。
這么做還能檢查pH計(jì)的電極好不好用。要是電極不好，測(cè)的數(shù)據(jù)肯定差很多，這樣就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。
5.pH電極為何要浸泡？如何正確浸泡pH復(fù)合電極？
用pH電極前，必須先泡一泡。這是因?yàn)?span>pH電極的球泡是特殊玻璃膜，膜表面有一層薄薄的凝膠。只有讓凝膠充分濕潤，它才能和溶液里的氫離子好好“打交道”，這樣測(cè)pH值才準(zhǔn)。另外，泡一泡玻璃電極，能讓不對(duì)稱電勢(shì)降下來，變得更穩(wěn)定。
泡電極用蒸餾水或者pH 4.00的緩沖溶液都可以，用pH 4.00的緩沖溶液效果更佳。要泡24小時(shí)甚至更久，具體泡多久，得看玻璃膜的厚度，還有電極舊的程度。
參比電極的液接界也得泡。要是液接界干了，液接界電勢(shì)就會(huì)變大，或者不穩(wěn)定。泡參比電極的溶液，得和它外面的參比溶液一樣，也就是3.3mol/L的KCl溶液，或者飽和KCl溶液，泡幾個(gè)小時(shí)就可以了。
所以對(duì)于pH復(fù)合電極，一定要把它浸泡在含有KCl的pH 4.00緩沖液里。這么做是為了能同時(shí)讓玻璃球泡和液接界都正常發(fā)揮作用。這里得著重提醒一下，以前大家用單支的pH玻璃電極，習(xí)慣用去離子水或者pH 4緩沖液浸泡。后來開始用pH復(fù)合電極了，還是用老辦法浸泡，甚至有些不正確的pH復(fù)合電極使用說明書，也在教人這么做。但這種浸泡方法是錯(cuò)的，會(huì)帶來很不好的后果。一支原本性能不錯(cuò)的pH復(fù)合電極，這么泡完就會(huì)變得反應(yīng)慢、測(cè)量精度差，而且泡的時(shí)間越長，性能就越糟糕。這是因?yàn)殚L時(shí)間浸泡后，液接界里面（比如砂芯里面）的KCl濃度大幅降低，導(dǎo)致液接界電勢(shì)增大，還不穩(wěn)定。不過也別太擔(dān)心，只要把電極在正確的浸泡溶液里再泡上幾個(gè)小時(shí)，它還是能恢復(fù)正常的。還有，pH電極千萬不能泡在中性或堿性緩沖溶液里，要是長期泡在這類溶液中，pH玻璃膜的反應(yīng)就會(huì)變得遲鈍。
配pH電極浸泡液也不難，這么做：找一包250mL裝的pH 4.00緩沖劑，倒進(jìn)250mL純凈水里，再往里頭加56克分析純KCl。開小火加熱，邊加熱邊拿筷子或玻璃棒攪一攪，直到KCl徹底化在水里，浸泡液就配好了。
6.可充式和非可充式pH復(fù)合電極有何區(qū)別？
pH復(fù)合電極按外殼材料，分為塑料和玻璃兩種。從結(jié)構(gòu)上又能分成可充式和非可充式?？沙涫?span>pH復(fù)合電極，外殼上有個(gè)加液孔。要是發(fā)現(xiàn)里面的溶液少了，把加液孔打開，就能往里加KCl溶液。非可充式里面裝的是像果凍一樣的凝膠狀KCl，不會(huì)漏出來，外殼上也沒有加液孔。
可充式pH復(fù)合電極好處挺多。它里面的溶液滲透快，測(cè)量時(shí)的電位很穩(wěn)定，重復(fù)測(cè)量結(jié)果都差不多，測(cè)出來的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)。要是溶液少了或者臟了，還能添新的或者換干凈的。不過，它用起來有點(diǎn)麻煩。使用可充式pH復(fù)合電極時(shí)，要把加液孔打開，這樣液體壓力大，電極反應(yīng)快。要是看到里面的電解液，比加液孔低了差不多2厘米，就得馬上加新的電解液進(jìn)去。
非可充pH復(fù)合電極特別好打理，用起來也簡(jiǎn)單，所以在很多地方都能看到它的身影。不過，要是在實(shí)驗(yàn)室里長期不間斷地用它做測(cè)試，時(shí)間一長，液接界那兒的KCl濃度就會(huì)慢慢變少，測(cè)出來的結(jié)果就沒那么準(zhǔn)了。
所以這種電極用完別亂放，得泡在專門的浸泡液里，這樣下次再用，它就能正常工作。但大部分實(shí)驗(yàn)室不會(huì)一直做測(cè)試，所以就算是用非可充式pH復(fù)合電極，對(duì)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性影響也不大。
在純水設(shè)備等工業(yè)場(chǎng)景里，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求沒那么高，大家更在乎好不好用 ，所以非可充pH復(fù)合電極因?yàn)槭褂梅奖?，在工業(yè)上很受歡迎。
7.如何正確使用pH復(fù)合電極？
用pH復(fù)合電極，有些地方得特別留意：
①電極的球泡前面不能有氣泡，要是有，就用力甩甩，把氣泡弄掉。從浸泡瓶里拿出電極后，先在干凈的去離子水里晃一晃，然后甩干，千萬不能用紙巾擦球泡。因?yàn)橛眉埥聿寥菀桩a(chǎn)生靜電，讓電荷跑到玻璃膜上，這樣電極要很久才能穩(wěn)定下來，測(cè)數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)了。正確做法是，用要測(cè)的溶液沖一沖電極。
②把電極放進(jìn)要測(cè)的溶液里后，先攪拌攪拌、晃一晃，再讓它安靜待著。這樣能讓電極快點(diǎn)反應(yīng)，測(cè)出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。要是用的是塑殼的pH復(fù)合電極，攪拌和晃動(dòng)就得更用力些。因?yàn)榍蚺莺退軞ぶ虚g有個(gè)特別小的空隙，電極放進(jìn)溶液里，這個(gè)空隙里的空氣有時(shí)候跑不出來，就會(huì)形成氣泡。氣泡會(huì)讓球泡或液接界和溶液接觸不好，所以一定要用力攪拌、晃動(dòng)，把氣泡趕出去 。
③測(cè)完黏糊糊的樣品后，一定要拿干凈的去離子水，把電極反復(fù)沖洗好多遍，把粘在玻璃膜上的樣品都沖掉。有時(shí)候光用水沖不掉，就得先用專門的試劑把樣品洗掉，再用水把試劑沖干凈，最后把電極泡進(jìn)浸泡液里，讓它恢復(fù)正常工作狀態(tài)。
④使用電極的時(shí)候，千萬別讓它碰到強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或者有腐蝕性的溶液。要是不得不測(cè)這類溶液，那就盡量縮短電極泡在里面的時(shí)間，用完后立刻仔仔細(xì)細(xì)清洗干凈。還有，像無水乙醇、濃硫酸這些會(huì)讓東西脫水的液體，也不能用這個(gè)電極去測(cè)，它們會(huì)把球泡表面的那層水合凝膠層給破壞掉。
⑤塑殼pH復(fù)合電極的外殼是聚碳酸酯塑料（PC）做的，PC塑料在四氯化碳、三氯乙烯、四氫呋喃這些溶劑里會(huì)被溶解。要是你要測(cè)的溶液里有這些溶劑，那電極外殼就會(huì)被溶掉。碰上這種情況，就得趕緊換成玻璃外殼的pH復(fù)合電極。
8.pH電極如何清洗？
要是電極的球泡和液接界臟了，就按下面的方法清洗：先選合適的溶劑把臟東西擦掉，再用干凈的水把溶劑沖干凈，最后把電極泡在專門的液體里，讓它重新變得好用。
常見的臟東西有這些：金屬氧化物、油污、塑料類的高分子、蛋白質(zhì)和血球沉淀、顏料等。
可以用來清洗的東西也挺多：濃度不高的稀酸、溫和的弱酸性洗滌劑、稀酒精、丙酮、乙醚、用食母生片配成的酸性酶溶液、稀釋后的漂白液、過氧化氫等。
9.如何修復(fù)pH電極？
要是你的pH復(fù)合電極不太好用了，比如反應(yīng)遲鈍、讀數(shù)不準(zhǔn)，一般是下面三個(gè)原因造成的，自己在家就能修好。
①球泡和液接界臟了，找個(gè)軟毛小刷子、棉花棒或者細(xì)牙簽，把上面的臟東西輕輕弄掉。有些塑料外殼的電極，頭部的保護(hù)罩能擰下來，清理就更方便。要是特別臟，就按第8條說的，用清潔劑來洗。
②里面的溶液臟了，有的電極能打開加溶液，發(fā)現(xiàn)溶液臟了，就用針筒把臟溶液都抽出來，重新配3.3mol/L的KCl溶液，或者配那種飽和的KCl溶液，然后灌進(jìn)去。剛開始加的時(shí)候，最好先灌進(jìn)去再抽出來，反復(fù)兩次，把里面徹底洗干凈。
③玻璃膜老化了，先把電極的球泡，放在0.1mol/L的稀鹽酸里泡一天（9mL鹽酸加純水稀釋到100mL ），之后用清水沖洗干凈，再放到專門的浸泡液里泡一天。要是老化很嚴(yán)重，就把電極下端，在45℃的氫氟酸溶液里浸3 - 5秒（4mL氫氟酸加純水稀釋到100mL），拿出來用清水洗凈，最后在浸泡液里泡一天，電極就能恢復(fù)正常。
10.什么是pH計(jì)的一點(diǎn)校準(zhǔn)？
不管你用的是哪種pH計(jì)，在測(cè)樣品酸堿度（pH值）之前，都得先拿pH標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)一下。要是你對(duì)測(cè)量的精準(zhǔn)度要求不是特別高，允許有0.1pH以內(nèi)的誤差，那就可以用“一點(diǎn)校準(zhǔn)法”來調(diào)儀器。一般選pH 6.86或者pH 7.00的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液就行。有些pH計(jì)本身精度只有0.2pH或者0.1pH ，這種儀器只有一個(gè)調(diào)節(jié)定位的旋鈕，操作步驟如下：
①測(cè)緩沖液溫度并調(diào)補(bǔ)償，用溫度計(jì)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的溫度，再查對(duì)應(yīng)表格，看看這個(gè)溫度下緩沖液的pH值是多少。查到后，把pH計(jì)上的溫度補(bǔ)償旋鈕，轉(zhuǎn)到測(cè)出的溫度數(shù)值。
②沖洗電極，用干凈的純水把電極沖一沖，然后甩一甩，把上面的水珠甩干凈。
③校準(zhǔn)pH計(jì)，把甩干的電極放進(jìn)選好的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液里，晃一晃，然后別動(dòng)它。等儀器上的數(shù)字不再變化，就調(diào)節(jié)定位旋鈕，讓儀器顯示的數(shù)字和查到的緩沖液pH值一樣。
④再次沖洗電極，從緩沖液里拿出電極，用純水沖洗干凈，再甩干。
⑤測(cè)樣品溫度并調(diào)補(bǔ)償，用溫度計(jì)測(cè)樣品的溫度，接著把pH計(jì)上的溫度補(bǔ)償旋鈕，轉(zhuǎn)到樣品的溫度數(shù)值。
⑥測(cè)樣品pH值，把電極放進(jìn)樣品溶液里，晃一晃，等儀器上的數(shù)字穩(wěn)定了，顯示的數(shù)值就是樣品的pH值。
11.什么是pH計(jì)的兩點(diǎn)校準(zhǔn)?
要是你用的是精密級(jí)pH計(jì)，它除了能調(diào)“定位”和“溫度補(bǔ)償”，還有個(gè)“斜率”調(diào)節(jié)功能。校準(zhǔn)這種pH計(jì)，得用兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。
校準(zhǔn)步驟如下：
①定位校準(zhǔn)，先把電極沖洗干凈，甩干水珠，放進(jìn)pH 6.86或者pH 7.00的標(biāo)準(zhǔn)溶液里。接著，把溫度補(bǔ)償旋鈕轉(zhuǎn)到和溶液溫度一樣的數(shù)值。等儀器顯示的數(shù)值穩(wěn)定了，就調(diào)節(jié)定位旋鈕，讓儀器顯示的數(shù)字和標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值一模一樣。
②斜率校正，把電極從溶液里拿出來，再次洗凈甩干，然后放進(jìn)第二種標(biāo)準(zhǔn)溶液。這種溶液的選擇要看你要測(cè)的樣品是酸性還是堿性，酸性選pH 4.00的，堿性選pH 9.18或者pH 10.01的。等數(shù)值穩(wěn)定，調(diào)節(jié)斜率旋鈕，讓儀器顯示的數(shù)值和第二種標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值相同。
③誤差檢查，把電極洗凈甩干，重新放回pH 6.86或者pH 7.00的標(biāo)準(zhǔn)溶液里。要是這時(shí)儀器顯示的數(shù)值，和標(biāo)準(zhǔn)溶液pH值的誤差超過0.02pH，那就得重新做前面兩步，直到在這兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液里，不用再調(diào)旋鈕，儀器就能準(zhǔn)確顯示pH值。
④測(cè)量樣品，把電極洗凈甩干，把pH計(jì)的溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)到和樣品溫度一樣。再把電極放進(jìn)樣品溶液里，晃一晃，等顯示的數(shù)值穩(wěn)定了，讀到的數(shù)字就是樣品的pH值。
12.溫度對(duì)pH精度測(cè)量有多大影響？
pH電極特別容易受溫度影響，溫度每升高或降低1℃，測(cè)出來的pH值就會(huì)有0.003pH的變化。比如說，你用一臺(tái)精度為0.2級(jí)的pH計(jì)，先在30℃的pH緩沖液里把它校準(zhǔn)，然后去測(cè)60℃的溶液（假設(shè)這個(gè)溶液的pH在6到8之間，和校準(zhǔn)用的pH 7.00差1個(gè)pH單位），這樣一來，溫度造成的最大誤差就是30×0.003 = 0.09pH。要是溶液的pH值和校準(zhǔn)用的緩沖液pH值差了3個(gè)pH單位（pH在4到10這個(gè)范圍），那最大誤差就變成0.27pH了，很明顯，溫度對(duì)pH測(cè)量結(jié)果影響特別大。
所以想要讓溫度對(duì)pH測(cè)量的誤差小一點(diǎn)，得注意下面這三點(diǎn)：
①校準(zhǔn)pH計(jì)的時(shí)候，挑的緩沖溶液pH值，要盡量和被測(cè)溶液的pH值差不多。
②校準(zhǔn)用的溶液溫度，最好和被測(cè)溶液的溫度一樣，要是不一樣，也得盡量接近。
③買pH計(jì)的時(shí)候，優(yōu)先選那種有溫度補(bǔ)償功能的。
一般來說，精度比0.1pH高的pH計(jì)，都有溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)功能，而0.2級(jí)精度的pH計(jì)通常沒有。有些0.2級(jí)精度的pH計(jì)，還吹牛說自己精度達(dá)到0.1級(jí)，這根本不可能，他們就是把分辨率0.1pH和精度0.1pH這兩個(gè)概念搞混了。就算只相差1個(gè)pH單位，要是溫度差了60℃，pH誤差就有0.003×60 = 0.18pH。所以，沒有溫度補(bǔ)償功能的pH計(jì)，精度最高也就0.2pH ，根本到不了0.1級(jí)精度。
13.溫度補(bǔ)償能消除所有溫度引起的誤差嗎?
有個(gè)很重要的點(diǎn)要跟你說清楚：pH計(jì)上的溫度補(bǔ)償功能，其實(shí)只能調(diào)整電極斜率（2.303RT/F ）受溫度的影響。但實(shí)際上，像玻璃電極的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)、液接界電勢(shì)這些，也會(huì)受到溫度的影響，而且它們和溫度的關(guān)系不是簡(jiǎn)單的直線關(guān)系，很復(fù)雜。另外，pH電極要適應(yīng)新的溫度，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，是需要一些時(shí)間的。
不管是你自己手動(dòng)調(diào)溫度補(bǔ)償，還是儀器自動(dòng)調(diào)整，都沒辦法把溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響全部消除掉。
按照pH測(cè)量的規(guī)定，要是你想測(cè)出來的結(jié)果特別準(zhǔn)，那被測(cè)的樣品溶液和校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)溶液，必須在同樣的、不變的溫度下測(cè)量，這就叫等溫測(cè)量原理。但要是你對(duì)測(cè)量精度要求沒那么高，樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液溫度不一樣時(shí)，用溫度補(bǔ)償功能也能湊合著測(cè)。
14.如何判斷你的pH計(jì)是否準(zhǔn)確？
很多人在使用pH計(jì)時(shí)都會(huì)有一個(gè)疑問：這pH計(jì)測(cè)的數(shù)據(jù)到底準(zhǔn)不準(zhǔn)？有些人憑借自己的工作經(jīng)驗(yàn)判斷，有些人用pH試紙對(duì)比，還有些人拿以前用過的pH計(jì)作參照，其實(shí)這些辦法都不靠譜。
實(shí)際上，想知道pH計(jì)準(zhǔn)不準(zhǔn)，最簡(jiǎn)單、最可靠的辦法就是用pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來檢測(cè)，這也是唯一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。具體操作是這樣的：準(zhǔn)備三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，分別是pH 6.86、pH 4.00和pH 9.18的（最好是新配的，而且溫度得一樣）。先拿pH 6.86的緩沖溶液給pH計(jì)做定位校準(zhǔn)，再用pH 4.00的進(jìn)行斜率校準(zhǔn)，最后用校準(zhǔn)好的pH計(jì)去測(cè)pH 9.18的緩沖溶液。這么一來，pH計(jì)測(cè)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)不準(zhǔn)，合不合格，一下子就能看出來了。純水設(shè)備，合肥純水設(shè)備。
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