【問1】什么是pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液？它有哪些特點？
答：pH緩沖溶液是一種能使pH值保持穩(wěn)定的溶液。如果向這種溶液中加入少量的酸或堿，或者在溶液中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生少量的酸或堿，以及將溶液適當(dāng)稀釋，這個溶液的pH值基本上穩(wěn)定不變，這種能對抗少量酸堿或大或小稀釋，而使pH值不變化的溶液就稱為緩沖溶液。pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液有以下特點：標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值是已知的，并達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值有良好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性，具有較大的緩沖容量，較小的稀釋值和較小的溫度系數(shù)。溶液的制備方法簡單。
【問2】如何配制pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液？
答：對于一般pH測量，可使用成套的pH緩沖試劑(可配制250mL)，配制溶液時，應(yīng)使用去離子水，并預(yù)先煮沸15-30分鐘，以除去溶解的二氧化碳。剪開塑料袋將試劑倒入燒杯中，用適量去離子水使之溶解，并沖洗包裝袋，再倒入250mL容量瓶中，稀釋至刻度，充分搖勻即可。
【問3】如何正確保存和使用pH緩沖溶液？
答：緩沖溶液配制后，應(yīng)裝在玻璃瓶或聚乙烯瓶中(堿性pH緩沖液如pH 9.18、pH 10.01、pH 12.46等，應(yīng)裝在聚乙烯瓶中)瓶蓋嚴(yán)密蓋緊，在冰箱中低溫(5-10℃)保存，一般可使用六個月左右，如發(fā)現(xiàn)有混濁，發(fā)霉或沉淀現(xiàn)象，不能繼續(xù)使用。使用時，應(yīng)準(zhǔn)備幾個50mL的聚乙烯小瓶，將大瓶中的緩沖溶液倒入小瓶中，并在環(huán)境溫度下放置1-2個小時，等溫度平衡后再使用。使用后不得再倒入大瓶中，以免污染，瓶中的緩沖溶液在＞10℃的環(huán)境條件下可以使用2-3天，一般pH 7.00、pH 6.86、pH 14.00三種溶液使用時間可以長一些，pH 9.18和pH 10.01溶液由于吸收空氣中的二氧化碳，其pH值比較容易變化。
【問4】pH緩沖溶液有何用途？
答：pH測量前標(biāo)定校準(zhǔn)pH計。用以檢定pH計的準(zhǔn)確性，例如用pH 6.86和pH 14.00標(biāo)定pH計后，將pH電極插入pH 9.18溶液中，檢查儀器顯示值和標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值是否一致。在一般精度測量時檢pH計是否需要重新標(biāo)定。pH計標(biāo)定并使用后也許會產(chǎn)生漂移或變化，因此在測試前將電極插入與被測溶液比較接近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液中，根據(jù)誤差大小確定是否需要重新標(biāo)定。檢測pH電極的性能。
【問5】pH電極為何要浸泡？如何正確浸泡pH復(fù)合電極？
答：pH電極使用前必須浸泡，因為pH球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜表有一很薄的凝膠層，它只有在充分濕潤的條件下才能與溶液中的氫離子有良好的影響。同時，玻璃電極經(jīng)過浸泡，可以使不對稱電勢大大下降并趨向穩(wěn)定。pH玻璃電極一般可以用蒸餾水或pH 4.00緩沖溶液浸泡。通常用pH 4.00緩沖溶液浸泡更好上些，浸泡時間至24小時或更長，根據(jù)球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。同時，參比電極的液接界也需要浸泡。因為如果液接界干涸會使液接界電勢增大或不穩(wěn)定，參比電極的浸泡液必須和參比電極的外參比溶液一致，即3.3mol/L KCl溶液或飽和KCl溶液，浸泡時間一般幾小時即可。因此，對pH復(fù)合電極而言，就必須浸泡在含KCl的pH 4.00緩沖液中，這樣才能對玻璃球泡和液接界同時起作用。這里要特別提醒注意，因為過去人們使用單支的pH玻璃電極已習(xí)慣于用去離子水或pH 4緩沖液浸泡，后來使用pH復(fù)合電極時依然采用這樣的浸泡方法，甚至在一些不正確的pH復(fù)合電極的使用說明書中也會進(jìn)行這種錯誤的指導(dǎo)。這種錯誤的浸泡方法引起的直接后果就是使一支性能良好的pH復(fù)合電極就成一支響應(yīng)慢、精度差的電極，而且浸泡時間越長性能越差，因為經(jīng)過長時間的浸泡，液接界內(nèi)部(例如砂芯內(nèi)部)的KCl濃度已大大降低了，使液接界電勢增大和不穩(wěn)定。當(dāng)然，只要在正確的浸泡溶液中重新浸泡數(shù)小時，電極還是會復(fù)原的。另外，pH電極也不能浸泡在中性或堿性緩沖溶液中，長期浸泡在此類溶液中會使pH玻璃膜響應(yīng)遲鈍。正確的pH電極浸泡液的配制：取pH 4.00緩沖劑(250mL)一包，溶于250mL純水中，再加入56克分析純KCl，適當(dāng)加熱，攪拌至完全溶解即成。
【問6】可充式和非可充式pH復(fù)合電極有何區(qū)別？
答：pH復(fù)合電極外殼有塑料和玻璃的區(qū)分。可充式pH復(fù)合電極即在電極外殼上有一加液孔，當(dāng)電極的外參比溶液流失后，可將加液孔打開，重新補充KCl溶液。而非可充式pH復(fù)合電極內(nèi)裝凝膠狀KCl，不易流失也無加液孔。可充式pH復(fù)合電極的特點是參比溶液有較高的滲透速度率，液接界電位穩(wěn)定重現(xiàn)，測量精度較高。而且當(dāng)參比電極減少或受污染后可以補充或更換KCl溶液，但缺點是使用較麻煩。可充式pH復(fù)合電極使用時應(yīng)將加液孔打開，以增加液體壓力，加速電極響應(yīng)，當(dāng)電解液液面低于加液孔2厘米時，應(yīng)及時補充新的電解液。非可充pH復(fù)合電極的特點是維護(hù)簡單使用方便，因此也得到廣泛的應(yīng)用。但作為實驗室pH電極極使用時，在長期和連續(xù)的使用條件下，液接界處的KCl濃度會減少，影響測試精度。因此非可充式pH復(fù)合電極不用時，應(yīng)浸在電極浸泡液中，這樣下次測試時電極性能會很好，而部分實驗室pH電極都不是長期和連續(xù)的測試，因此這種結(jié)構(gòu)對精度的影響是比較小的。而工業(yè)的pH復(fù)合電極由于對測試精度的要求比較低，所以使用方便就成為主要的選擇。
【問7】如何正確使用pH復(fù)合電極？
答：球泡前端不應(yīng)有氣泡，如有氣泡應(yīng)用力甩去。電極從浸泡瓶中取出后，應(yīng)在去離子水中晃動并甩干，不要用紙巾擦拭球泡，否則由于靜電感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移到玻膜上，會延長電勢穩(wěn)定的時間，更好的方法是使用被測溶液沖洗電極。pH復(fù)合電極插入被測溶液后，要攪拌晃動幾下再靜止放置，這樣會加快電極的響應(yīng)。尤其使用塑殼pH復(fù)合電極時，攪拌晃動要厲害一些，因為球泡和塑殼之間會有一個小小的空腔，電極浸入溶液后有時空腔中的氣體來不及排除會產(chǎn)生氣泡，使球泡或液接界與溶液接角不良，因此必須用力攪拌晃動以排除氣泡。在粘稠性試樣中測試之后，電極必須用去離子水反復(fù)沖洗多次，以除去粘附在玻璃膜上的試樣。有時還需先用其它試劑洗去試樣，再用水洗去溶劑，浸入浸泡液中活化。避免接觸強酸強堿或腐蝕性溶液，如果測試此類溶液，應(yīng)盡量減少浸入時間，用后仔細(xì)清洗干凈。避免在無水乙醇、濃硫酸等脫水性介質(zhì)中使用，它們會損壞球泡表面的水合凝膠層。塑殼pH復(fù)合電極的外殼材料是聚碳酸酯塑料(PC)，PC塑料在有些溶劑中會溶解，如四氯化碳、三氯乙烯、四氫呋喃等，如果測試中含有以上溶劑，就會溶解電極外殼，此時應(yīng)改用玻璃外殼的pH復(fù)合電極。
【問8】pH電極如何清洗？
答：球泡和液接界污染后先用以下溶劑清洗，再用去離子水洗去溶劑，將電極浸入浸泡液中活化。①污染物：無機金屬氧化物、有機油脂類物質(zhì)、樹脂高分子物質(zhì)、蛋白質(zhì)血球沉淀物、顏料類物質(zhì)等。②清洗劑：低于1mol/L稀酸、稀洗滌劑(弱酸性)、稀酒精、丙酮、乙醚、酸性酶溶液(食母生片)、稀漂白液、過氧化氫等。
【問9】如何修復(fù)pH電極？
答：pH復(fù)合電極的“損壞”，其現(xiàn)象是敏感梯度降低、響應(yīng)慢、讀數(shù)重復(fù)性差，可能由以下三種因素引起，一般客戶可以采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ枰孕迯?fù)。電極球泡和液接界受污染，可以用細(xì)的毛刷、棉花或牙簽等，仔細(xì)去除污物。有些塑殼電極頭部的保護(hù)罩可以旋下，清洗就方便了，如污染嚴(yán)重，可按第8條的方法用清潔劑清洗。外參比溶液受污染，有些電極的結(jié)構(gòu)是可添加溶液的，此時，可用針筒將電極的外參比溶液抽凈，配制新的3.3mol/L或飽和KCl溶液，再加進(jìn)去，注意第一、二次加進(jìn)去時要再抽出來，以便將電極內(nèi)腔清洗凈。玻璃敏感膜老化：將電極球泡用0.1mol/L稀鹽酸(9mL鹽酸用純水稀釋至100mL)浸泡24小時用純水洗凈，再用電極浸泡溶液浸泡24小時。如果鈍化比較嚴(yán)重，也可以將電極下端浸泡在45的氫氟酸溶液中3-5秒鐘(溶液配制：4 mL氫氟酸用純水稀釋至100mL)，用純水洗凈，然后在電極浸泡溶液中浸泡24小時，使其恢復(fù)性能。
【問10】什么是pH計的一點校準(zhǔn)？
答：任何一種pH計都必須經(jīng)過pH標(biāo)準(zhǔn)溶液的校準(zhǔn)后才可測量樣品的pH值，對于測量精度在0.1pH以下的樣品，可以采一點校準(zhǔn)方法調(diào)整儀器，一般選用pH 6.86或pH 7.00標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。有些儀器本身只0.2pH或0.1pH，因此儀器只設(shè)有一個定位調(diào)節(jié)旋扭，具體操作步驟如下：測量標(biāo)準(zhǔn)緩沖液溫度，查表確定該溫度下的pH值，將溫度補嘗旋鈕調(diào)節(jié)至該溫度下。用純水沖洗電極并甩干。將電極浸入緩沖溶液晃動后靜止放置，待讀數(shù)穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)定位旋鈕使儀器顯示該標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值。取出電極沖洗并甩干。測量樣品溫度，并將pH計溫度補償旋鈕調(diào)節(jié)至該溫度值。將電極浸入樣品溶液，晃動后靜止放置，顯示穩(wěn)定后讀數(shù)。
【問11】什么是pH計的兩點校準(zhǔn)?
答：對于精密級的pH計，除了設(shè)有“定位”和“溫度補償”調(diào)節(jié)外，還設(shè)電極“斜率”調(diào)節(jié)，它就需要用兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行校準(zhǔn)。一般先以pH 6.86或pH 7.00進(jìn)行“定位”校準(zhǔn)，然后根據(jù)測試溶液的酸堿情況，選用pH 4.00(酸性)或pH 9.18或pH 10.01(堿性)緩沖溶液進(jìn)行“斜率校正。具體操作步驟為：電極極洗凈并甩干，浸入pH 6.86或pH 7.00標(biāo)準(zhǔn)溶液中，溫度補償旋鈕置于溶液溫度處。待示值穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)定位旋鈕使儀器示值為標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值。取出電極洗凈并甩干，浸入第二種標(biāo)準(zhǔn)溶液。待示值穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)儀器斜率旋鈕，使儀器的示值為第二種標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值。電極極洗凈并甩干，再浸入pH 6.86或pH 7.00標(biāo)準(zhǔn)溶液中，如果誤差超過0.02pH，則重復(fù)第(1)、(2)步聚。直至在二種標(biāo)準(zhǔn)溶液中不需要調(diào)節(jié)旋鈕都能顯示正確的pH值。取出電極洗凈并甩干，將pH溫度補償旋鈕調(diào)節(jié)至樣品溫度，將電極浸入樣品溶液，晃動后靜止放置，顯示穩(wěn)定后讀數(shù)。
【問12】溫度對pH精度測量有多大影響？
答：對pH電極，溫度影響每一個pH為0.003pH/℃，例如一個0.2級的pH計，在30℃pH緩沖液中進(jìn)行校準(zhǔn)，然后測試60℃的溶液(假定溶液的pH范圍在pH6-8之間與pH 7.00相差一個pH單位)，則溫度影響的最大誤差就是30×0.003=0.09pH。如果是3個pH單位(在pH4-10范圍內(nèi))，最大誤差就是0.27pH，從中可以看出溫度對pH的影響是很大的。當(dāng)然，我們也可以從中得出結(jié)論，為了減少溫度對pH測量的誤差，我們該注意以下三點：盡量選擇接近被測溶液pH值的緩沖溶液校準(zhǔn)pH計。盡量使校準(zhǔn)溶液的溫度與被測溶液的溫度一致或接近。應(yīng)該選擇有溫度補償?shù)膒H計。精度高于0.1pH的pH計都有溫度補償調(diào)節(jié)，而0.2級的pH計就不帶有溫度補償。有些0.2級的pH計也號稱有0.1級的精度，其實這是不可能的，有人是將分辨率0.1pH和精度0.1pH這二個概念進(jìn)行了混淆。即使以一個pH單位來說，相隔60℃的pH誤差就是0.003×60=0.18pH，因此，沒有溫度補償?shù)膒H計，最高的精度也只有0.2pH。
【問13】溫度補償能消除所有溫度引起的誤差嗎?
答：必須特別指出的是，pH計上設(shè)置的溫度補償，只是補償電極的斜率項(2.303RT/F)。受溫度影響的還有玻璃電極的標(biāo)準(zhǔn)電勢，液接界電勢等，它們與溫度并非成嚴(yán)格的線性關(guān)系。同時pH電極也需要一定的時間才能達(dá)到新溫度下的平衡。因此，不管是手動溫度補償還是自動溫度補償，都不是很充分的。根據(jù)pH測量的操作定義，要想得到精密的測量結(jié)果，樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)在相同和恒定的溫度下測量，這就是等溫測量原理。對于一般精度要求的pH測量，樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的溫度不同時，可使用溫度補償。
【問14】如何判斷你的pH計是否準(zhǔn)確？
答：有不少用戶在使用pH計時都心存疑惑，這個pH計到底準(zhǔn)不準(zhǔn)？有人以工作經(jīng)驗來判斷，有人以pH試紙來判斷，也有人以過去使用的pH計來判斷，這些都是不可靠的。其實，唯一可靠和最簡單的方法就是以pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來進(jìn)行檢定。這是唯一的檢測標(biāo)準(zhǔn)。取三個標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：pH 6.86、pH 4.00、pH 9.18(最好是新鮮配制并且溫度相同)，以pH 6.86進(jìn)行定位校準(zhǔn)，以pH 4.00進(jìn)行斜率校準(zhǔn)，然后測試pH 9.18，pH計是否準(zhǔn)確，是否合格立見分曉。
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