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详细了解下德国WTW酸度计的两个电极和一个电计

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德国WTW酸度计是一种常用的仪器设备。酸度计简称pH计,由电极和电计两部分组成。主要用来测量液体介质的酸碱度值,配上相应的电极可以测量电位MV值,广泛应用于工业,农业,科研,环保等领域. 使用中若能够合理维护电极、按要求配制标准缓冲液和正确操作电计,可大大减小pH示值误差,从而提高化学实验、医学检验数据的可靠性。
德国WTW酸度计由三个部件构成,简单的说就是电极和电计组成的。
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测量出微小的电位差。
参比电极的基本功能是维持一个恒定的电位,作为测量各种偏离电位的对照。银-氧化银电极是目前pH中zui常用的参比电极。
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计中的电池产生的电位是困难的,因其电动势非常小,且电路的阻抗又非常大1——100MΩ;因此,必须把信号放大,使其足以推动标准毫伏表或毫安表。
电流计的功能就是将原电池的电位放大若干倍,放大了的信号通过电表显示出,电表指针偏转的程度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。
A、参比电极:
对溶液中氢离子活度无响应,具有已知和恒定的电极电位的电极称为参比电极。参比电极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和银/氯化银电极等几种。zui常用的是甘汞电极和银/氯化银电极。
常用的参比电极是甘汞电极。它是由汞(Hg)和甘汞(Hg2Cl2)的糊状物装入一定浓度的(KCl)溶液中构成的。汞上面插入铂丝,与外导线相连,KCl溶液盛在底部玻璃管内,管的下端开口用陶瓷塞塞住,通过塞内的毛细孔,在测量时允许有少量KCl溶液向外渗漏,但绝不允许被测溶液向管内渗漏,否则将影响电极读数的重现性,导致不准确的结果。为了避免出现这种结果,使用甘汞电极时把它上面的小橡皮塞拔下,以维持管内足够的液位压差,断绝被测溶液通过毛细孔渗入的可能性。在使用甘汞电极时还应注意,KCl溶液要浸没内部小玻璃管的下口,并且在弯管内不允许有气泡将溶液隔断。
甘汞电极做成下管较细的弯管,有助于调节与玻璃电极间的距离,以便在直径较小的容器内也可以插入进行测量。甘汞电极在不用时,可用橡皮套将下端毛细孔套住或浸在KCl溶液中,但不要与玻璃电极同时浸在去离子水中保存。甘汞电极的电极电势只随电极内装的KCl溶液浓度(实质上是Cl-离子浓度)而改变,不随待测溶液的pH值不同而变化。通常所用的饱和KCl溶液的甘汞电极的电极电势为0.2415V,而用0.1mol·dm-3KCl溶液的甘汞电极,其电极电势为0.2810V。
B、玻璃电极:
由玻璃支杆、玻璃膜、内参比溶液、内参比电极、电极帽、电线等组成。
玻璃支杆;玻璃膜:由特殊成份组成的对氢离子敏感的玻璃膜组成。玻璃膜一般呈球泡状;球泡内充入内参比溶液(中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液);插入内参比电极(一般用银/氯化银电极),用电极帽封接引出电线,装上插口,就成为一支pH指示电极。市场销售的zui常用的指示电极是231玻璃pH电极。
玻璃电极的关键部分是连接在玻璃管下端的、用特制玻璃(其组成:SiO2,Na2O和CaO的质量分数分别为0.72,0.22和0.06)制成的半圆球形玻璃薄膜,膜厚50μm。在玻璃薄膜圆球内装有一定浓度的HCl溶液(常用0.1mol·dm-3 HCI),并将覆盖有一薄层AgCl的银丝插入HCl溶液中,再用导线接出,即构成一个玻璃电极。
C、复合电极:
外壳为塑料的就称为塑壳pH复合电极。外壳为玻璃的就称为玻璃pH复合电极。pH复合电极的结构主要由电极球泡、玻璃支持杆、内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导线、插口等组成。
⑴电极球泡:它是由具有氢功能的锂玻璃熔融吹制而成,呈球形,膜厚在0.1——0.2mm左右,电阻值<250兆欧25℃。
⑵玻璃支持管:是支持电极球泡的玻璃管体,由电绝缘性优良的铅玻璃制成,其膨胀系数应与电极球泡玻璃一致。
⑶内参比电极:为银/氯化银电极,主要作用是引出电极电位,要求其电位稳定,温度系数小。
⑷内参比溶液:零电位为7pH的内参比溶液,是中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液,玻璃电极与参比电极构成电池建立零电位的pH值,主要取决于内参比溶液的pH值及氯离子浓度。
⑸电极塑壳:电极塑壳是支持玻璃电极和液接界,盛放外参比溶液的壳体,由聚碳酸酯塑压成型。
⑹外参比电极:为银/氯化银电极,作用是提供与保持一个固定的参比电势,要求电位稳定,重现性好,温度系数小。
⑺外参比溶液:为3.3mol/L的氯化钾凝胶电解质,不易流失,无需添加。
⑻砂芯液接界:液接界是构通外参比溶液和被测溶液的连接部件,要求渗透量稳定。
⑼电极导线:为低噪音金属屏蔽线,内芯与内参比电极连接,屏蔽层与外参比电极连接。

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