酸度计测试原理及其应用

1 酸度计
pH

“

是拉丁文 Pondus hydrogenii”一词的缩写。用来量度物质中氢离子的活度。生物学家泽

伦森(Soernsen)在 1909

“

年提出 pH

”

值 ，数学上定义为氨离子浓度的对数的负数，即 pH=-

logCH+。
    酸度计又称 pH 计，其主体是一个精密电位计，将电极插在被测溶液中，组成一个电
化学原电池，通过测量原电池的电动势并直接用 pH 值表示出来。酸度计种类繁多，但其
结构均由电极系统和高阻抗的电子管或晶体管直流毫伏计两部分组成。电极与待测溶液组
成原电池，以毫伏计测量电极间的电位差，电位差经放大电路放大后，由电流表或数码
管显示。
    测试 pH 值必须具备传感电极和参比电极，常用的是把传感电极和参比电极放到一起
的复合电极。传感电极根据被测液 H+活性(浓度)不同而产生不同的电位，参比电极具有稳
定的与样品 H+活性(浓度)

 

无关的电位。根据能斯特方程式，电极响应值 ．酸度计将所检

测到的微小电压变化值换算成 pH 值。
2 标准缓冲溶液
    pH 标准缓冲溶液是 pH 值测定的基准。按 GBll076—1989《pH 测量用缓冲溶液制备方法》
配制出的标准缓冲溶液的 pH 值均匀地分布在 0～13 范围内。一组常用的标准缓冲溶液是：
0．05mol·L-1 邻苯二甲酸氢钾溶液(25℃时 pH 值为 4．01)、0．025mol·L-1 磷酸二氢钾和
0．025 mol·L-1 磷酸氢二钠溶液(25℃时 pH 值为 6．86)和 O．01 mol·L-1 四硼酸钠溶液
(25℃时 pH 值为 9．18)。
    常温下 pH 标准缓冲溶液可保存 2～3 个月(邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液较易变质。表
现为产生絮状沉淀)。常用 3 种标准缓冲溶液 pH 值随温度变化情况如图 1、图 2、图 3。
            
图 1  邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液随温度变化情况

图 2  混合磷酸盐标准缓冲溶液随温度变化情况

图 3  四硼酸钠标准缓，中溶液随温度变化情况
3 温度补偿
所谓温度补偿，是指酸度计具备的一种根据标准溶液温度不同而把示值校准到该温度下
标准值的功能。温度补偿仅针对于酸度计使用前的校准，而与具体检测无关。
如梅特勒托利多公司 DELTA320 型 pH 计，有手动温度补偿和自动温度补偿两种温度补偿
方式。手动温度补偿，是首先使用温度计检测标准缓冲溶液的温度并手工输入，仪器便会
把示值校准到该温度下的标准 pH 值；自动温度补偿，则是酸度计配备了带温度传感器的
电极，校准过程中仪器会自动把示值校准到温度传感器感测到温度下的标准 pH 值。
    4．01、6．86、9．18 这一组 pH 值数据是用于酸度计校准最常用的一组标准缓冲溶液的
pH 值。但对于不具备温度补偿功能的酸度计来说，使用者必须注意的是，校准前必须先
把标准缓冲溶液进行恒温处理至 25℃，然后才能进行校准，否则在校准这一环节上，已
经引入了较大的偏差。如在 15℃和 40℃时，该组标准缓冲溶液的实际 pH 值应该分别是
4．00、6．90、9．28 和 4．03、6．84、9．07，而非 4．01、6．86、9．18．但仪器则不管标
准溶液的温度是多少，均把示值校准到 25。C 下的数值，即分析工作者所熟知的