上海雷磁酸度计的工作原理

发布时间：

2023-02-07

　　上海雷磁酸度计(以下简称pH计)是一种广泛使用的化学分析仪器，使用氢离子选择性电极测量液体pH值。上海雷磁酸度计使用电位法测量pH值。其基本原理是：将与内部参比电极和外部参比电极连接的可逆氢离子指示电极同时浸入待测溶液中，形成一次电池，并在一定温度下在内部和外部参比电极之间产生电池电动势。

　　上海雷磁酸度计(以下简称pH计)是一种广泛使用的化学分析仪器，使用氢离子选择性电极测量液体pH值。上海雷磁酸度计使用电位法测量pH值。其基本原理是：将与内部参比电极和外部参比电极连接的可逆氢离子指示电极同时浸入待测溶液中，形成一次电池，并在一定温度下在内部和外部参比电极之间产生电池电动势。这种电动势与溶液中氢离子的活性有关，但与其他离子的存在关系不大。仪器通过测量电动势的大小并最终将其转换为待测溶液的pH值来显示。

　　为了方便操作，与内部参比电极和外部参比电极连接的氢离子指示电极经常被组合以形成复合电极。其主要组成部分如下：

　　(1) 玻璃膜灯泡：由具有H+交换功能的锂玻璃熔化和吹制而成。它是球形的，膜厚约为0.1-0.2mm，在25℃时电阻值为<250兆欧。

　　(2) 玻璃支撑管：是支撑电极灯泡的玻璃管体。它由电绝缘性能优异的铅玻璃制成，其膨胀系数与电极灯泡玻璃一致。

　　(3) 内部参比电极：主要为Ag/AgCl电极或饱和甘汞电极。其主要功能是提供稳定的参考电势，这需要稳定的电极电势和低温系数。

　　(4) 内参比溶液：pH值恒定的缓冲溶液或浓度较大的强酸溶液，如0.1mol/LHCl溶液。

　　(5) 电极外壳：电极外壳是支撑玻璃电极和液体界面并容纳外部参考溶液的外壳，通常由聚碳酸酯(PC)塑料模塑或玻璃制成。PC塑料会溶解在一些溶剂中，如三氯乙烯、四氢呋喃等。如果测试溶液中含有上述溶剂，则电极外壳会受损。此时，应使用带有玻璃壳的pH复合电极。

　　(6) 外部参比电极：主要是银/氯化银电极或饱和甘汞电极。其功能也是提供稳定的参考电势。要求其电极电位稳定、重现性好、温度系数低。

　　(7) 外部参考溶液：通常为饱和溶液或KCl凝胶电解质。

　　(8) 液体界面：液体界面是外部参比溶液和被测溶液之间的连接部分，需要大而稳定的渗透性，通常由瓷砂芯材料组成。

　　(9) 电极线：低噪声金属屏蔽线，内芯与内参比电极连接，屏蔽层与外参比电极相连。

　　在使用复合电极之前，电极中的玻璃膜球必须浸泡在水中，形成三层结构，即中间的干玻璃层和两侧的“水合硅胶层”。当球形玻璃膜的内玻璃表面和外玻璃表面与水溶液接触时，Na2SiO3晶体骨架中的Na+或Li2SiO3中的Li+与水溶液中的H+交换：

　　G-Na++H+=G-H++Na+或G-Li++H+=G-H++Li+

　　由于交换过程的平衡常数较大，玻璃膜内外表面层中Na+或Li+的位置几乎完全被H+取代，从而形成所谓的“水合硅胶层”。当浸泡的玻璃电极插入待测溶液中时，水合硅胶层与溶液接触。由于硅胶层的表面H+活性和溶液中的H+活性之间的差异，形成了活性差异，H+从高活性侧迁移到低活性侧，从而在硅胶层和溶液之间建立了平衡，改变了胶液两相界面处的电荷分布，并产生一定的相边界电位。类似地，在水合硅胶层和玻璃膜内侧的内部溶液之间的界面处存在一定的相边界电势。

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