ph电极及缓冲液知识

1．什么是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，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大或稀释，而使PH值不变化的溶液就称为缓冲溶液。
PH标准缓冲液有以下特点：
（1）标准溶液的PH值是已知的，并达到规定的准确度。
（2）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。
（3）溶液的制备方法简单。

2．如何配制PH标准缓冲溶液？
  对于一般PH测量，可使用成套的PH组冲试剂（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，充分摇匀即可。

3．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烯瓶中（碱性PH缓冲液如PH9.18、PH10.01、PH12.46等,应装在聚乙烯瓶中）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,如发现有混频器浊,发霉或沉淀现象,不能继续使用。使用时，应准备几个50 mL的聚乙烯小瓶，将大瓶中的组冲溶液倒入小瓶中，并在不境温度下放置1～2个小时，等温度平衡后再使用。使用后不得再倒入大瓶中，以免污染，不瓶中的缓冲溶液在＞10℃的环境条件下可以使用2～3天，一般PH7.00、PH6.86、PH14.00三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二氧化碳,其PH值比较容易变化。

4．PH缓冲溶液有何用途？
（1）PH测量前标定校准PH计。
（2）用以检定PH计的准确性，例如用PH6.86和PH14.00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。
（3）在一般精度测量时检PH计是否需要重新标定。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。
（4）检测PH电极的性能。

5．PH电极为何要浸泡？如何正确浸泡PH复合电极？
PH电极使用前必须浸泡，因为PH球泡是一种特殊的玻璃膜，在玻璃膜表有一很薄的凝胶层，它只有在充分湿润的条件下才能与溶液中的氢离子有良好的影响。同时，玻璃电极经过浸泡，可以使不对称电势大大下降并趋向稳定。PH玻璃电极一般可以用蒸馏水或PH4缓冲溶液浸泡。通常用PH4缓冲溶液浸泡更好上些，浸泡时间至24小时或更长，根据球泡玻璃膜厚度、电极老化程度而不同。同时，参比电极的液接界也需要浸泡。因为如果液接界干涸会使液接界电势增大或不稳定，参比电极的浸泡液必须和参比电极的外参比溶液一致，即3.3mol/L KCL溶液或饱和KCL溶液，浸泡时间一般几小时即可。
      因此，对PH复合电极而言，就必须浸泡在含KCL的PH4缓冲液在，这样才能对玻璃球泡和液接界同时起作用。这里要特别提醒注意，因为过去人们使用单支的PH玻璃电极已习惯于用去离子水或PH4组冲液浸泡，后来使用PH复俣电极时依然采用这样的浸泡方法，甚至在一些不正确的PH复合电极的使用说明书中也会进行这种错误的指导。这种错误的浸泡方法引起的直接后果就是使一支性能良好的PH复合电极就成一支响应慢、精度差的电极，而且浸泡时间越长性能越差，因为经过长时间的浸泡，液接界内部（例如砂芯内部）的KCL浓度已大大降低了，使液接界电势增大和不稳定。当然，只要在正确的浸泡溶液中重新浸泡数小时，电极还是会复原的。
      另外，PH电极也不能浸泡在中性或碱性缓冲溶液中，长期浸泡在此类溶液中会使PH玻璃膜响应迟钝。正确的PH电极浸泡液的配制：取PH4.00缓冲剂（250mL）一包，溶于250mL纯水中，再加入56克分析纯KCL，适当加热，搅拌至完全溶解即成。

6．可充式和非可充式PH复合电极有何区别？
PH复合电极外壳有塑料和玻璃的区分。可充式PH复合电极即在电极外壳上有一加液孔，当电极的外参比溶液流失后，可将加液孔打开，重新补充KCL溶液。而非可充式PH复合电极内装凝胶状KCL，不易流失也无加液孔。
      可充式PH复合电极的特点是参比溶液有较高的渗透速度率，液接界电位稳定重现，测量精度较高。而且当参比电极减少或受污染后可以补充或更换KCL溶液，但缺点是使用较麻烦。可充式PH复合电极使用时应将加液孔打开，以增加液体压力，加速电极响应，当电介液液面低于加液孔2厘米时，应及时补充新的电介液。
      非可充PH复合电极的特点是维护简单使用方便，因此也得到广泛的应用。但作为实验室PH电极极使用时，在长期和边续的使用条件下，液接界处的KCL浓度会减少，影响测试精度。因此非可充式PH复合电极不用时，应浸在电极浸泡液中，这样下次测试时电极性能会很好，而而部分实验室PH电极都不是长期和边续的测试，因此这种结构对精度的影响是比较小的。而工业的PH复合电极由于对测试精度的要求比较低，所以使用方便就成为主要的选择。

7．如何正确使用PH复合电极？
（1）球泡前端不应有气泡，如有气泡应用力甩去。
（2）电极从浸泡瓶中取出后，应在去离子水中晃动并甩干，不要用纸巾擦拭球泡，否则由于静电感应电荷转移到玻膜上，会延长电势稳定的时间，更好的方法是使用被测溶液冲洗电极。
（3）PH复合电极插入被测溶液后，要搅拌晃动几下再静止放置，这样会加快电极的响应。尤其使用塑壳PH复合电极时，搅拌晃动要厉害一些，因为球泡和塑壳之间会有一个小小的空腔，电极浸入溶液后有时空腔中的气体来不及排除会产生气泡，使球泡或液接界与溶液接角不良，因此必须用力搅拌晃动以排除气泡。
（4）在粘稠性试样中测试之后，电极必须用去离子水反复冲洗多次，以除去粘附在玻璃膜上的试样。有时还需先用其它试剂洗去试样，再用水洗去溶剂，浸入浸泡液中活化。
（5）避免接触强酸强碱或腐蚀性溶液，如果测试此类溶液，应尽量减少浸入时间，用后仔细清洗干净。
（6）避免在无水乙醇、浓 硫 酸 等脱水性介质中使用，它们会损坏球泡表面的水合凝胶层。
（7）塑壳PH复合电极的外壳材料是聚碳酸酯塑料（PC）PC塑料在有些溶剂中会溶解，如四氯化碳、三氯乙烯、四氢呋喃等，如果测试中含有以上溶剂，就会电极外壳，此时应改用玻璃外壳的PH复合电极。

8．PH电极如何清洗？
        球泡和液接界污染后先用以下溶剂清洗，再用去离子水洗去溶剂，将电极浸入浸泡液中活化。
                      污  染  物          清  洗  剂   
                   无机金属氧化物             低于1mol/L稀酸
                          有机油脂类物质         稀洗涤剂（弱酸性）
                          树脂高分子物质         稀酒精、丙酮、乙醚
                         蛋白质血球沉淀物        酸性酶溶液（食母生片）
                            颜料类物质           稀漂白液、过氧化氢

9．如何检测PH电极的好坏？
      用户可按下表数据进行检测PH电极的好坏，步骤如下（PH计调至mV档）
（1）测试零电位PH值，零点PH值：7±0.5PH
PH电极插入PH4.00缓冲溶液中,稳定后读数(预先测试出溶液的温度).例如25℃时读数值E1′=186mV(取绝对值),而准确值为178mV(见表格)则误差值186-178=8mV,换算成PH值:8/59.16=0.14PH（59.16mV/PH是25℃时的K值,见表格)。因此零点PH值合格。一般新电极零电位误差≤±0.3PH，如零电位误差＞±0.5PH，电极的测试误差会比较大，尤其当测试溶液温度变化较大时误差会更大。如果测试精度要求不高，则零电位误差值还可以大一些，但最大不能超过1PH。
 

（2）测试电极百分理论论斜率（PTS）
记录一步聚中的测试数据186mV，将电极清洗后再插入PH9.18缓冲溶液中,稳定后读数,E2′=111 mV(取绝对值), △E1′= E1′+ E2′=186+111=297 mV,与表格中的△E对照,PTS=97%,合格,一般新电极PTS≥97%,使用长久的电极可以放宽一些,但一般应PTS≥95%,除非测试精度要求很低.
(3)将电极清洗后再插入PH4.00缓冲液，将读数与步聚（1）中的数据比较，其误差应≤±2 mV，否则表示电极重复性较差。
(4)电极的测试读数应该在30～60秒内稳定，否则表示电极响应太慢。

10。何修复PH电极？
PH复合电极的“损坏”，其现象是敏感梯度降低、响应慢、读数重复性差，可能由以下三种因素引起，一般客户可以采用适当的方法予以修复。
（1）电极球泡和液接界受污染，可以用细的毛刷、棉花或牙签等，仔去除污物。有些塑壳电极头部的保护罩可以旋下，清洗就方便了，如污染严重，可按第22条的方法用清洁剂清洗。
（2）外参比溶液受污染，有些电极的结构是可添加溶液的，此时，可用针筒将电极的外参比溶液抽净，配制新的3.3mol/L或饱和KCL溶液，再加进去，注意第一、二次加进去时再要抽出来，以便将电极内腔清洗净。
（3）玻璃敏感膜老化：将电极球泡用0.1mol/L稀盐酸(9mL盐酸用纯水稀释至100mL)浸泡24小时用纯水洗净,再用电极浸泡溶液浸泡24小时.如果钝化比较严重,也可以将电极下端浸泡在45的氢氟酸溶液中3～5秒钟(溶液配制:4 mL氢氟酸用纯水稀释至100 mL),用纯水洗净,然后在电极浸泡溶液中浸泡24小时,使其恢复性能。

11. 什么是PH计的一点校准？
任何一种PH计都必须经过PH标准溶液的校准后才可测量样品的PH值，对于测量精度在0.1PH以下的样品,可以采一点校准方法调整仪器,一般选用PH6.86或PH7.00标准缓冲溶液。有些仪器本身只0.2PH或0.1PH,因此仪器只设有一个定位调节旋扭.具体操作步聚如下:
(1)测量标准缓冲液温度,查表确定该温度下的PHS值.将温度补尝旋钮调节至该温度下.
(2)用纯水冲洗电极并甩干.
(3)将电极浸入缓冲溶液晃动后静止放置.待读数稳定后,调节定位旋钮使仪器显示该标准溶液的PHS值.
(4)取出电极冲洗并甩干.
(5)测量样吕温度,并将PH计温度补偿旋钮调节至该温度值.
(6)将电极浸入样品溶液,晃动后静止放置,显示稳定后读数.

12. 什么是PH计的二点校准?
对于精密级的PH计,除了设有“定位”和“温度补偿”调节外，还设电极“斜率”调节，它就需要用二种标准缓冲液进行校准。一般先以PH6.86或PH7.00进行“定位”校准，然后根据测试溶液的酸碱情况，选用PH4.00（酸性）或PH9.18或PH10.01(碱性)缓冲溶液进行“斜率校正。具体操作步聚为：
（1）电极极洗净并甩干，浸入PH6.86或PH7.00标准溶液中，温度补偿旋钮置于溶液温度处。待示值稳定后，调节定位旋钮使仪器示值为标准溶液的PHs值。
（2）取出电极洗净并甩干，浸入第二种标准溶液。待示值稳定后，调节仪器斜率旋钮，使仪器的示值为第二种标准溶液的PHs值。
（3）电极极洗净并甩干，再浸入PH6.86或PH7.00标准溶液中，如果误差超过0.02PH，则重复第（1），（2）步聚。直至在二种标准溶液中不需要调节旋钮都能显示正确的PHs值。
（4）取出电极洗净并甩干，将PH温度补偿旋钮调节至样品温度，将电极浸入样品溶液，晃动后静止放置，显示稳定后读数。

13. 温度对PH精度测量有多大影响？
对PH电极，温度影响每一个PH为0.003PH/℃,例如一个0.2级的PH计,在30℃PH缓冲液中进行校准,然后测试60℃的溶液(假定溶液的PH范围在PH6～8之间与PH7.00相差一个PH单位),则温度影响的最大误差就是30×0.003=0.09PH.如果是3个PH单位(在PH4～10范围内),最大误差就是0.27PH,从中可以看妯温度对PH的影响是很大的.当然,我们也可以从中得出结论,为了减少温度对PH测量的误差,我们该注意以下三点:
(1)尽量选择接近被测溶液PH值的缓冲溶液校准PH计。
(2)尽量使校准溶液的温度与被测溶液的温度一致或接近。
(3)应该选择有温度补偿的PH计。
精度高于0.1PH的PH计都有温度补偿调节,而0.2级的PH计就不带有温度补偿.有些0.2级的PH计也号称有0.1级的精度,其实这是不可能的,有人是将分辨率0.1PH和精度0.1PH这二个概念进行了混淆。即使以一个PH单位来说，相隔60℃的PH误差就是0.003×60=0.18PH,因此,没有温度补偿的PH计,最高的精度也只有0.2PH.

14. 温度补偿能消除所有温度引起的误差吗?
必须特别指出的是,PH计上设置的温度补偿,只是补偿电极的斜率项(2.303RT/F)。受温度影响的还有玻璃电极的标准电势，液接界电势等，它们与温度并非成严格的线性关系。同时PH电极也需要一定的时间才能达到新温度下的平衡。因此，不管是手动温度补偿还是自动温度补偿，都不是很充分的。根据PH测量的操作定义，要想得到精密的测量结果，样品溶液与标准溶液应在相同和恒定的温度下测量，这就是等温测量原理。对于一般精度要求的PH测量，样品溶液与标准溶液的温度不同时，可使用温度补偿。

15．如何判断你的PH计是否准确？
有不少用户在使用PH计时都心存疑惑，这个PH计到底准不准？有人以工作经验来判断，有人以PH试纸来判断，也有人以过去使用的PH计来判断，这些都是不可靠的。其实，唯一可靠和最简单的方法就是以PH标准缓冲溶液来来进行检定。这是唯一的检测标准。取三个标准缓冲溶液：PH6.86、PH4.00、PH9.18(最好是新鲜配制并且温度相同),以PH6.86F进行定位校准,以PH4.00进行斜率校准,然后测试PH9.18,PH计是否准确,是否合格立见分晓.如果精度不合格还可以进一步判断是PH计有问题还是PH电极有问题。由于检测PH计需要相应的设备和技术太麻烦。我们可以采用本书第23条的方法检测PH电极的好坏，也就是可以确定一支PH电极还是要将PH计送去维修。