文档介绍：实验室pH(酸度计)检定规程 JJG119-2005
1范围
本规程适用于ph(酸度)计和可作为pH(酸度)计使用的实验室通用离子计(以下简称仪器)的首次检定、后续检定和使用中检定。
2 引用文献
本规程引用下列文献:
JJF1001-1998《通用计量术语及定义》
OIML mendation R54(1980):pH Scale for Aqueous Solutions
使用本规程时应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3 概述
测量PH值的方法很多,主要有化学分析法、试纸法、电位法。现主要介绍电位法测得PH值。、、,按仪器体积上分有笔式(迷你型)、便携式、台式还有在线连续监控测量的在线式。根据使用的要求:笔式(迷你型)与便携式PH酸度计一般是检测人员带到现场检测使用。
利用PH计测定溶液的pH值的方法是一种电位测定法。它是将玻璃电极和甘***电极插入被测溶液中,组成一个电化学原电池,其电动势是与溶液的PH值大小有关。pH计的主体是一个精密电位计,用它测量原电他的电动势并可直接读出被测PH值。
(1)参比电极
常用的参比电极为甘***电极(外参比电极)和银一***化银电极(内参比极)。甘***电极是由金属***和Hg2Cl2和KCl溶液溶液组成的电极。银一***化银电极是由银丝镀—层***化银,浸于一定浓度的***化钾溶液中组成的电极。参比电极的电位是恒定的,与被测溶液的pH值无关。
(2)指示电极
测定PH值的指示电极为一种最早的离子选择玻璃电极。玻璃电极的主要组成是一玻璃泡,泡的下半部是由特殊成分的玻璃(钠玻璃或锂玻璃)制成的薄膜。在玻璃泡中装有PH值一定的缓冲溶液(),其中插入一支内参比电极(银-***化银电极)。
(3)测定pH值的工作电池
测定PH值的工作电池是由内参比电极(Ag—AgCl电极)、内部缓冲溶液(H+浓度为0. 1mol/L)、玻璃膜、试液和外参比电极(甘***电极)等组成的。电池两极间的电位差为:
因K’的值很难通过计算得出,只能采用已知pH值缓冲溶液作为标准在酸度计上进行校正。同时考虑温度对测定PH值的影响,在酸度计上设有补偿温度装置。因此,在测量试液的PH值之前,要先用标准PH值缓冲溶液进行定位,然后再测量试液的PH值。此种测量方法的依据是:设标准PH值缓冲溶液的pH值为PHs,待测溶液的PH值为PHx。根据上述公式,标准PH值缓冲溶液的电动势为:
待测溶液的电动势为
则
待测溶液的PHx是以标准pH值缓冲溶液的pHs为基难。从式中看出,标准溶液与待测溶液的PH值差1个PH单位时,(25℃)。将电动势变化的伏特数直接以PH值间隔定位,就可以进行直读。所用标准PH值缓冲溶液的pHs值和待测溶液的PHx值相差不宜过大,最好在3个PH单位以内。
(4)pH计电路原理分析
实际上pH计是一种具有高输入阻抗,低输入电流的直流毫伏计。因为测量pH时采用了内阻极高的玻璃电极,来输入被测液产生的电动势,而电位分析法要求测得的电动势应为热力学平衡电池电动势,因此,在测量过程中需要保证pH测量电池中不发生任何类型的极化和电化反应。为防止电池中发生极化反应,电计的电子单元部分必须具有很高的输入阻抗,以保证基本上没有电流流经电池,而引起显著的电压降。pH玻璃电阻的内阻从几百兆欧姆至上千兆欧姆,若有微小的电流流经测量电池,×10-11A,,这种误差是不允许的,因此,电计应有足够高的输入阻抗。为了说明这个问题,我们如下图所示分析如下:
由pH玻璃电极、参比电极组成的pH测量电池可等效为电动势为E,内阻为r, (主要是玻璃电极的内阻,参比电极的内阻可以忽略不计) ,电容为C的信号源,当电计输入阻抗为R时,回路的电流为i,则仪器输入端的电动势为E,则根据欧姆定律有:
i = E / (R + r) E’= i•R = (R×E) / (R + r)
测量的目的是准确测量出电动势E,但是由于电流i在测量电阻r的电势降,故测出的仅仅是电阻R 上的电势降E,故测量的相对误差为:
δ= ( E’- E) /E = [R ×E - (R + r) ×E ] / [ (R + r) × E ×R ] = - r/ (R + r) ×100%
这项误差总是负值,即表示测到的电动势E总比电池电动势小。当要求测量误差小于千分之一时应有
r/ (R + r) = 0. 1%
则R / r = 999≈ 1000
这说明为了保证千分之一的测量准确度,仪器的输入阻抗应是电池内阻的一千倍以上。pH玻璃电阻的最大内阻为300MΩ至100