物理常数测定-ph值实验P

主讲老师：张惠燕生物制药技术专业教学资源库PH值测定目标CONTENTS01、理解PH计的工作原理03、掌握PH计的正确操作02、了解PH计的结构特点04、能够正确规范地测定样品溶液的pHPH值测定的原理PART01PH值测定的原理以测量电池电动势为基础的一种直接电位分析法，根据所测得的电位来确定被测离子活度。pH计是以玻璃电极作指示电极，以饱和甘汞电极作参比电极，浸入待测试液中，组成的原电池，通过测量原电池的电动势，求得溶液的pH。目前测量溶液pH最精密的方法，现在最好的pH计可分辨出0.005pH单位。PH计的结构特点PART02PH计的结构特点1、pH玻璃电极建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差，其电位取决于周围溶液的pH。（1）pH玻璃电极的结构下端是一个由特殊玻璃制成的球形玻璃薄膜，膜厚约0.08-0.1mm，膜内密封以0.1mol/L的HCl溶液为参比溶液，在内参比溶液中通常插入银-氯化银作内参比电极。其中内参比电极的电位是恒定的，与被测定样品溶液的pH无关。（2）pH玻璃电极的响应机理与膜电位的产生

pH玻璃电极之所以能测定溶液pH，是由于pH玻璃电极是一个对氢离子具有高度选择性响应的膜电极，当pH玻璃电极插入待测试液中，如玻璃电极感应到内、外H+离子活度不相同，在感应膜内、外壁之间就会产生一个电位差，即膜电位。

为什么会产生这个电位差呢？PH计的结构特点

电极的玻璃膜由SiO2,Na2O,CaO按一定比例熔融制成，由于Na2O的加入Na+取代了玻璃中Si(IV)的位置，Na+与O2-之间呈离子键性质，形成可以进行离子交换的点位-Si-O-Na+。当电极浸入水溶液中时，玻璃外表面吸收水产生溶胀，形成很薄的水合硅胶层，而水合硅胶层只允许氢离子扩散进入玻璃结构的空隙与Na+发生交换反应。

当玻璃电极外膜与待测样品溶液接触时，由于水合硅胶表面与溶液中的氢离子的活度不同，氢离子便从活度大的朝活度小的相迁移，改变了水合硅胶层和样品溶液两相界面的电荷分布，产生了外相界电位，同样玻璃电极内膜与参比溶液也产生内相界电位。PH计的结构特点

膜电位就是玻璃膜外侧电位与内侧电位的差值。

膜电位产生的本质是由于氢离子在溶液和玻璃水化层界面之间转移的结果。PH计的结构特点玻璃电极的电位与膜电位之间的关系：玻璃电极是一种由电极感应膜与内参比电极构成的复合型电池，其电极电位应是膜电位与内参比电极电位共同作用的结果。实际上，玻璃电极的电位是膜电极电位、内参比电极电位与不对称电位三者之和。其中内参比电极电位在一定条件下是常数，而不对称电位是由于玻璃膜内、外结构和表面张力性质的微小差异而产生的。如：在膜电位测定中，当样品试液与内参比溶液活度相等时，膜电位的理论值应等于零，而实际上由于玻璃膜内、外结构和表面张力性质的微小差异，还是会产生一定的膜电位，即膜电位不等于零，这时的膜电位就是不对称电位。如果在玻璃电极使用前用蒸馏水浸泡24小时以上，可使不对称电位变的最小，而趋于稳定值。因此，在实际使用前一般会先将电极用蒸馏水浸泡24小时。PH计的结构特点2、甘汞电极测量溶液pH值通常用甘汞电极作外参比电极，其功能是维持一个恒定的电位。甘汞电极由纯汞，Hg2Cl2-Hg混合物（糊状物）和KCl溶液组成，有两个玻璃电极套管组成，内套管中封一根铂丝，铂丝插入纯汞中，内管下端装有甘汞糊状物，外套管中装入KCl溶液，电极下端与待测溶液接触处是熔接陶瓷芯等多孔物质与试液隔开。在一定温度条件下，甘汞电极的电位主要取决于电极内部KCl溶液中的离子活度，与试液中H+活度无关，当Cl-活度一定时，其电位值是一定的。目前使用比较普遍的是pH复合电极，把pH玻璃电极和参比电极组合在一起。根据外壳材料的不同分塑壳和玻璃两种，相对于两个电极而言，复合电极最大的好处就是使用方便。PH计的正确操作PART03PH计的结构特点以上海越平生产的PHS-3C型为例。1、pH计的外部结构正面主要由机箱、键盘、显示窗、电极架和复合电极等组成。后侧方有测量电极插口、参比电极接口、电源插座和电源开关。PH计的结构特点2、具体操作步骤（1）标准缓冲溶液的配置。即用邻苯二甲酸、中性磷酸盐和硼酸钠分别配置一定量pH为4.00、6.86和9.18的标准缓冲溶液。（2）酸度计使用前准备。首先将在3mol.L-1KCl中浸泡活化8小时的pH复合电极固定在电极架上，检查电极是否完好。然后接通电源，将电源开关置于开的位置，预热20分钟。取下电极套，拉下橡皮塞，用蒸馏水清洗电极，后用滤纸吸干。（3）pH计的校正（二点标定法）。取pH6.86的标准缓冲溶液润洗烧杯，然后取用一定量该标准缓冲溶液。在仪器的测量状态下，把蒸馏水清洗过的电极和温度计插入标准缓冲溶液，设置温度，后按下“确认”键。稍后按下“定位”键，再根据温度与pH对照表，利用上下数字调节键将pH调整至对应温度下的pH，待读数稳定后，按下“确认”键。这样第一个点就标定好了。PH计的结构特点3.（1）然后选择第二点标定所需的标准缓冲溶液。用玻棒沾一下待测样品，在pH广谱试纸上初测一下待测样品是是呈酸性还是碱性？如果是酸性的，那么第二个点标定选择pH4.00的标准缓冲溶液；如果是碱性的，那么第二个点标定选择pH9.18的标准缓冲溶液；如：现确认待测试样是酸性的，第二个点标定的选择pH4.00的标准缓冲溶液。3.（2）同理，取pH4.00的标准缓冲溶液润洗烧杯，然后取用一定量该标准缓冲溶液。在仪器的测量状态下，把蒸馏水清洗过的电极和温度计插入标准缓冲溶液，设置温度，后按下“确认”键。稍后按下“斜率”键，再根据温度与pH对照表，利用上下数字调节键将pH调整至对应温度下的pH，待读数稳定后，按下“确认”键。这样第二个点就标定好了。PH计的结构特点（4）用蒸馏水清洗电极，然后用待测试样润洗烧杯和