酸度计的主要结构组成 - 全文

　　酸雨是因人类活动导致区域降水酸化的一种污染现象，对公众健康、工农业生产、生态环境以及全球气候变化都有重要的影响。酸雨观测已经是气象业务工作的重要组成部分，是气象台站的基本任务之一。

　　酸度计简称PH计，主要用来测量液体介质的酸碱度值，是目前我国气象台站广泛使用的测量酸雨的基本仪器

　　随着现在经济的迅速发展，应用范围和技术在不时扩大和更新，各种各样的PH计，PH酸度计产品被用来精密丈量液体介质的酸碱度值，包括工业上加工，食品行业的丈量等，PH计配上相应的离子选择电极也可以丈量离子电极电位MV值。用PH计酸度计进行电位测量，丈量pH最精密的方法，广泛应用于工业，农业，科研，环保等领域。对于初次使用PH计的用户，下面我来了解一下pH计的主要三大结构部件。

　　pH计由三个部件构成：

　　1一个参比电极;

　　2一个玻璃电极，其电位取决于周围溶液的pH;

　　3一个电流计，该电流计能在电阻极大的电路中丈量出微小的电位差。

　　目前酸度计种类、型号很多，但基本构造都相似，都主要由指示电极、参比电极、被测液、导线连接组成一个原电池装置，工作装置如下图所示。

　　

　　1.参比电极

　　在工作电池中，电位恒定不变的电极称为参比电极。参比电极是决定指示电极电位的重要因素。最精确的参比电极是标准氢电极，但于其制作比较麻烦，实际应用不多。常见的参比电极是甘电极和银-氯化银电极。

　　（1）甘汞电极是由汞（Hg）和甘汞的糊状物装入一定浓度的溶液中构成的。

　　甘汞电极（参比电极）的特点是电位值固定不变，其电极反应式如下：

　　

　　电位在t=25℃时表达式为：

　　

　　其中为标准甘汞电极电位值。由上式可知，当t一定时，甘汞电极的点位值取决于KC1溶液中CI-浓度。C1-汞电极中氯化钾溶液常用的浓度有三种，每种对应的甘汞电极的电极电位如下：

　　

　　（2）银-氯化银电极

　　也是一种广泛应用的参比电极，它是将银丝表面镀上一层氯化银，侵入到用氯化银饱和的一定浓度的氯化钾溶液中，其电极反应为：

　　

　　由上式可知，当l一定时，银-氯化银电极的点位置也取决于KC1溶液中的C1-浓度，银-氯化银电极中氯化钾溶液常用的浓度有三种，每种浓度对应的银-氯化银电极的电位如下：

　　

　　2.指示电极

　　指示电极的电位随待测离子的浓度的变化而改变。为避免共存离子的干扰，要求指示电极对其响应离子应具有较高的选择性。另外，指示电极还应具有灵敏度高、测量浓度范围宽、响应速度快等特点。按结构和原理的不同，可将指示电极分为金属-金属离子电极、金属-金属难溶盐电极、惰性金属电极和离子选择性电极等。在直接电位法测定溶液pH中，最常见的是离子选择性电极中的pH玻璃电极。

　玻璃电极的功能是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。把对pH敏感的电极和参比电极放在同一溶液中，就组成一个原电池，该电池的电位是玻璃电极和参比电极电位的代数和。E电池=E参比 E玻璃，如果温度恒定，这个电池的电位随待测溶液的pH变化而变化，而测量pH计中的电池发生的电位是困难的因其电动势非常小，且电路的阻抗又非常大 1-100MΩ;因此，必需把信号放大，使其足以推动规范毫伏表或毫安表。

　　（1）pH玻璃电极的构造如图所示。它的主要部分是一个玻璃泡，泡的下半部为特殊材料组成的玻璃薄膜。膜厚为30~100μm。在玻璃泡中装有O.lmol/LHCl溶液作为内参比溶液（或称为内充液），内充液中插入一根银-氯化银电极作为内参比电极。内参比电极的电位是恒定的，与被测溶液的PH无关。玻璃电极作为指示电极，其作用主要在玻璃膜上。

　　

　　（2）膜电位当玻璃电极作为指示电极浸人被测溶液时，玻璃膜处于内部溶液和试样溶液之间，这时跨越玻璃膜产生一电位差△EM，这种电位差称为膜电位，它与氢离子活度之间的关系符合能斯特公式：

　

　　（3）不对称电位由式可见，当ch试=ch内时，厶EM应为零。但实际上测量表明并不等于零，跨越玻璃膜仍存在一定的电位差，这种电位差称为不对称电位。当玻璃电极在水溶液中长吋间浸泡后，可使不对称电位达到恒定值，合并于式的常数K中。

　　（4）玻璃电极的电位玻璃电极具有内参比电极，通常是银-氯化银电极，其电位是恒定的，与待测pH无关。所以玻璃电极的电位值应是内参比电极和膜电位之和。

　　玻璃电极的优点是对H+有高度的选择性，使用范围广，不受氧化剂、还原剂影响，适用于有色、浑浊或胶态溶液的pH测定及具有响应快（达到平衡快）、不沾污试液的特点。但由于膜太薄，不能用于含F-的溶液，并且电极电阻高。玻璃电极的pH测量范围一般为1~10。当试液PH《1时，测量结果偏高，称为“酸差”。当试液pH》10时，测量结果偏低，称为“碱差”或“钠差”。

　　3.电流计的功能就是将原电池的电位放大若干倍，放大了信号通过电表显示出，电表指针偏转的水平表示其推动的信号的强度，为了使用上的需要，pH电流表的表盘刻有相应的pH数值;而数字式pH计则直接以数字显出pH值。