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ph电极工作原理

手机页面二维码 2020/12/01 浏览次数:1848

通常有两种方法测量水相溶液中的pH值,比色法(pH试纸和比色皿)和电位法。电位法是能够实现连续在线测量和过程监控的唯一方法,而且电位法可获得精确且结果可重复的pH值,pH电极测量的核心理论是能斯特方程。

电位分析法所用的电极被称为原电池。原电池是一个系统,它的作用是使化学反应能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势(EMF)。此电动势(EMF)由二个半电池构成。其中一个半电池称作测量电极,它的电位与特定的离子活度有关;另一个半电池为参比半电池,通常称作参比电极,它一般是与测量溶液相通,并且与测量仪表相连。最熟悉也是最常用的PH指示电极是玻璃电极。

对于ph电极。它是一支端部吹成泡状的对于pH敏感的玻璃膜的玻璃管。管内充填有含饱和AgCl的3mol/lkcl缓冲溶液,pH值为7。存在于玻璃膜二面的反映PH值的电位差用Ag/AgCl传导系统,如第二电极导出。PH复合电极如图:

ph电极结构


此电位差遵循能斯特公式

E=E0+ R·T·1naH₃O+n·F           E=59.16mv/25℃ per pH

式中R和F为常数,n为化合价,每种离子都有其固定的值。对于氢离子来讲,n=1。温度“T”做为变量,在能斯特公式中起很大作用。随着温度的上升,电位值将随之增大。对于每1℃的温度变大,将引起电位0.2mv/per pH变化。用pH值来表示,则每1℃第1pH变0.0033pH值。这也就是说:对于20~30℃之间和7pH左右的测量来讲,不需要对温度变化进行补偿;而对于温度>30℃或<20℃和pH值>8pH或6pH的应用场合则必须对温度变化进行补偿。

内参比电极的电位是恒定不变的,它与待测试液中的H+活度(pH)无关,pH 玻璃电极之所以能作为H+的指示电极,其主要作用体现在玻璃膜上。当玻璃电极浸入被测溶液时,玻璃膜处于内部溶液(αH+,内)和待测溶液(αH+,试)之间,这时跨越玻璃膜产生一电位差ΔEM(这种电位差称为膜电位,下节讨论),它与氢离子活度之间的关系符合能斯特公式:

ph电极公式

当αH+,内=αH+,试时,ΔEM=0。但实际上,ΔEM≠0,跨越玻璃膜仍有一定的电位差,这种电位差称为不对称电位(ΔE不对称),它是由玻璃膜内外表面情况不完全相同而产生的。此式表明玻璃电极ΔEM与pH成正比。因此,可作为测量pH的指示电极。

pH值-电位-离子浓度关系


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