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pH值/氧化還原電位/ORP/電導(dǎo)率的定義閱讀：14752發(fā)布時間：2016-8-11
上海植茂環(huán)保科技有限公司是一家從事環(huán)保領(lǐng)域的企業(yè),，專營美國哈希分析檢測儀器,、實(shí)驗(yàn)室通用儀器設(shè)備及耗材、水質(zhì)分析儀器、化學(xué)試劑等,。
PH值的定義： PH是拉丁文“Pondus hydrogenii”一詞的縮寫(Pondus=壓強(qiáng),、壓力hydrogenium=氫)，用來量度物質(zhì)中氫離子的活性,。這一活性直接關(guān)系到酸性,、中性和堿性特性。水在化學(xué)上是中性的,，但它不是沒有離子,。某些水分子自發(fā)地按照下式分解： H2O=H++OH- 通過質(zhì)量作用定律應(yīng)用于水分子分解的平衡，可以獲得水的電離常數(shù),。KW=CH=10-7式中,，當(dāng)T=22℃時，KW=10-14,，在中性溶液中,，氫離子H+和氫氧根離子OH-的濃度都是10-7mol/l。如CH+=COH-=10-7,，假如有過量的氫量子H+,，則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H+游離的物質(zhì),。同樣,，如果氫離子H+并使OH-離子游離，那末溶液的特性,，呈酸性或堿性,。為了簡化起見，只要給出氫離子值的負(fù)指數(shù)就行,，即濃度為10-7mol/l氫離子,，其負(fù)指數(shù)的值是7，用對數(shù)表示：-log10-7=7,，因此,，pH值是離子濃度以10為底的對數(shù)的負(fù)數(shù)：pH=-logCh+。 改變50M3的水的pH值,，從pH2到pH3需要500l漂白劑,。然而，從pH6到pH7只需要50l的漂白劑,。 應(yīng)用范圍：養(yǎng)殖,、環(huán)保、化工,、實(shí)驗(yàn)室等工礦企事業(yè)單位 pH值測定法 電化學(xué)分析技術(shù) 利用物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì),，測定化學(xué)電池的電位、電流或電量的變化進(jìn)行分析的方法稱為電化學(xué)分析法。 電化學(xué)分析法有多種,，如測定原電池電動勢以求物質(zhì)含量的分析方法稱為電位法（potential method）或電位分析法,；通過對電阻的測定以求物質(zhì)含量的分析法稱為電導(dǎo)法；而借助某些物理量的突變作為滴定分析終點(diǎn)的指示,，則稱為電容量分析法等。 電位分析法是利用電極電位和濃度之間的關(guān)系來確定物質(zhì)含量的分析方法,，表示電極電位的基本公式是能斯特方程式,。由于單個電極電位的值無法測量，在大多數(shù)情況下,，電位法是基于測量原電池的電動勢,，構(gòu)成電池的兩個電極，一個電極的電位隨待測離子濃度而變化,，能指示待測離子濃度,，稱為指示電極；另一個電極的電位則不受試液組成變化的影響,，具有較恒定的數(shù)值,，稱為參比電極。指示電極和參化電極共同浸入試液中,，構(gòu)成一個原電池,，通過測定原電池的電動勢，便可求得待測離子的濃度,，這一方法亦稱為直接電位法,。 離子選擇電極分析法是電位分析法中發(fā)展zui為迅速、zui活躍的分支,。對某些離子測定的靈敏度可達(dá)10-6數(shù)量級,。在許多情況下不破壞試液或不用進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理，對有色,、渾濁溶液都可進(jìn)行分析,。 離子選擇性電極分類 基于離子選擇電極絕大多數(shù)都是膜電極這一事實(shí)，依據(jù)膜電位響應(yīng)機(jī)制,、膜的組成和結(jié)構(gòu),，其分類如下：玻璃膜電極 玻璃膜電極屬于剛性基質(zhì)電極。敏感膜由玻璃材料制成,。由于玻璃的組成不同,，可制成H+、Na+,、K+,、Li+和Ag+等離子選擇性電極 除另有規(guī)定外，水溶液的pH值應(yīng)以玻璃電極為指示電極，用酸度計(jì)(KL-016)進(jìn)行測定,。酸度計(jì)應(yīng)定期檢定,，使精密度和準(zhǔn)確度符合要求。一,、儀器校準(zhǔn)（定位）用的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液 應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)緩沖物質(zhì)配制,，配制方法如下。 (1)草酸三氫鉀標(biāo)準(zhǔn)緩沖液 精密稱取在54±3℃干燥4～5小時的草酸三氫鉀[KH3(C2O4)2·2H2O]12.61g,，加水使溶解并稀釋至1000ml,。 (2)鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)緩沖液 精密稱取在115±5℃干燥2～3小時的鄰苯二甲酸氫鉀[KHC8H4O4]10.12g，加水使溶解并稀釋至1000ml,。 (3)磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖液(pH6.8) 精密稱取在115±5℃干燥2～3小時的無水磷酸氫二鈉3.533g與磷酸二氫鉀3.387g,，加水使溶解并稀釋至1000ml。 (4)磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖液(pH7.4) 精密稱取在115±5℃干燥2～3小時的無水磷酸氫二鈉4.303g與磷酸二氫鉀1.179g,，加水使溶解并稀釋至1000ml,。 (5)硼砂標(biāo)準(zhǔn)緩沖液 精密稱取硼砂[Na2B4O7·10H2O]3.80g(注意：避免風(fēng)化)，加水使溶解并稀釋至1000ml,，置聚乙烯塑料瓶中,，密塞，避免與空氣中二氧化碳接觸,。 標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的pH值如下表,。二、注意事項(xiàng) (1)測定前校準(zhǔn)儀器時,，應(yīng)選擇與供試液pH值接近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液,。 (2)在測定時用標(biāo)準(zhǔn)緩沖液校正儀器后，應(yīng)再用另一種pH值相差約3的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液核對一次,，誤差不應(yīng)超過±0.1,。 (3)每次更換標(biāo)準(zhǔn)緩沖液或供試液前，應(yīng)用水充分洗滌電極,然后將水吸盡,，也可用所換的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液或供試液洗滌,。 (4)在測定高pH值的供試品時，應(yīng)注意堿誤差的問題,必要時選用適用的玻璃電極測定,。 (5)對弱緩沖液（如水）的pH值測定,先用鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)緩沖液校正儀器后測定供試液,，并重取供試液再測,直至pH值的讀數(shù)在1分鐘內(nèi)改變不超過±0.05為止；然后再用硼砂標(biāo)準(zhǔn)緩沖液校正儀器,，再如上法測定,；二次pH值的讀數(shù)相差應(yīng)不超過0.1,取二次讀數(shù)的平均值為其pH值。 (6)配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖液與溶解供試品的水,，應(yīng)是新沸過的冷蒸餾水,，其pH值應(yīng)為5.5～7.0,。 (7)標(biāo)準(zhǔn)緩沖液一般可保存2～3個月，但發(fā)現(xiàn)有渾濁,、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象時,不能繼續(xù)使用,。 PH計(jì)正確使用與維護(hù) 酸度計(jì)簡稱pH計(jì)，由電極和電計(jì)兩部分組成,。使用中若能夠合理維護(hù)電極,、按要求配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖液和正確操作電計(jì),可大大減小pH示值誤差，從而提高化學(xué)實(shí)驗(yàn),、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性,。 一、正確使用與保養(yǎng)電極 目前實(shí)驗(yàn)室使用的電極都是復(fù)合電極,，其優(yōu)點(diǎn)是使用方便，不受氧化性或還原性物質(zhì)的影響,，且平衡速度較快,。使用時，將電極加液口上所套的橡膠套和下端的橡皮套全取下,，以保持電極內(nèi)氯化鉀溶液的液壓差,。下面就把電極的使用與維護(hù)簡單作一介紹： ⒈復(fù)合電極不用時，可充分浸泡3M氯化鉀溶液中,。切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗,。 ⒉使用前，檢查玻璃電極前端的球泡,。正常情況下,，電極應(yīng)該透明而無裂紋；球泡內(nèi)要充滿溶液,，不能有氣泡存在,。 ⒊測量濃度較大的溶液時，盡量縮短測量時間,，用后仔細(xì)清洗,，防止被測液粘附在電極上而污染電極。 ⒋清洗電極后,，不要用濾紙擦拭玻璃膜,，而應(yīng)用濾紙吸干, 避免損壞玻璃薄膜、防止交叉污染,，影響測量精度,。 ⒌測量中注意電極的銀—氯化銀內(nèi)參比電極應(yīng)浸入到球泡內(nèi)氯化物緩沖溶液中，避免電計(jì)顯示部分出現(xiàn)數(shù)字亂跳現(xiàn)象,。使用時,，注意將電極輕輕甩幾下,。 ⒍電極不能用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或其他腐蝕性溶液,。 ⒎嚴(yán)禁在脫水性介質(zhì)如無水乙醇,、重鉻酸鉀等中使用。 二,、標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的配制及其保存⒈pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)保存在干燥的地方,，如混合磷酸鹽pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在空氣濕度較大時就會發(fā)生潮解,一旦出現(xiàn)潮解,pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)即不可使用。 ⒉配制pH標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)使用二次蒸餾水或者是去離子水,。如果是用于0.1級pH計(jì)測量,，則可以用普通蒸餾水。 ⒊配制pH標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)使用較小的燒杯來稀釋,，以減少沾在燒杯壁上的pH標(biāo)準(zhǔn)液,。存放pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的塑料袋或其它容器，除了應(yīng)倒干凈以外,，還應(yīng)用蒸餾水多次沖洗,，然后將其倒入配制的pH標(biāo)準(zhǔn)溶液中，以保證配制的pH標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)確無誤,。 ⒋配制好的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液一般可保存2—3個月,，如發(fā)現(xiàn)有渾濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象時,，不能繼續(xù)使用,。 ⒌堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)裝在聚乙烯瓶中密閉保存。防止二氧化碳進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)溶液后形成碳酸,，降低其pH值,。 三、pH計(jì)的正確校準(zhǔn)pH計(jì)因電計(jì)設(shè)計(jì)的不同而類型很多,，其操作步驟各有不同,，因而pH計(jì)的操作應(yīng)嚴(yán)格按照其使用說明書正確進(jìn)行。在具體操作中,，校準(zhǔn)是pH計(jì)使用操作中的一重要步驟,。表1的數(shù)據(jù)是精度為0.01級、經(jīng)過計(jì)量檢定合格的pH計(jì)在未校準(zhǔn)時與校準(zhǔn)后的測量值,，從中可以看出校準(zhǔn)的重要性,。
其次,，在校準(zhǔn)前應(yīng)特別注意待測溶液的溫度,。以便正確選擇標(biāo)準(zhǔn)緩沖液,并調(diào)節(jié)電計(jì)面板上的溫度補(bǔ)償旋鈕,使其與待測溶液的溫度一致。不同的溫度下,，標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值是不一樣的,。如表2所示：
⑴溶液溫度與定標(biāo)溫度有較大的差異時. ⑵電極在空氣中暴露過久,，如半小時以上時. ⑶定位或斜率調(diào)節(jié)器被誤動； ⑷測量過酸（pH＜2）或過堿（pH＞12）的溶液后,； ⑸換過電極后,； ⑹當(dāng)所測溶液的pH值不在兩點(diǎn)定標(biāo)時所選溶液的中間，且距7pH又較遠(yuǎn)時,。氧化反應(yīng)電位(又稱ORP)的定義氧化反應(yīng)電位(又稱ORP)是物質(zhì)氧化或還原性質(zhì)的一種表示,。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，用可接受或釋放電子的金屬電極,，即可測定該值,。金屬電極可以使用鉑或金(Pt或Au),。電極材料必須是不與待測物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的惰性金屬。如果水溶液中含有氧化劑或還原劑,，那末電子就進(jìn)行交換,。 在酸/堿反應(yīng)中是氫離子H+的交換，而在其它化學(xué)反應(yīng)中是電子的交換,。 上述過程簡稱還原和氧化,，即氧化和還原反應(yīng)，氧化還原對于凈化時去除氰化物,，鉻酸鹽,，亞硝酸鹽非常重要。凡是能釋放一個或多個電子的物質(zhì)稱之為還原劑,，獲得電子的是氧化劑,。因此，在還原反應(yīng)中電子數(shù)目增加,，在氧化反應(yīng)中電子數(shù)目減少,。電導(dǎo)率是物質(zhì)傳送電流的能力，是電阻率的倒數(shù),。在液體中常以電阻的倒數(shù)——電導(dǎo)來衡量其導(dǎo)電能力的大小,。水的電導(dǎo)是衡量水質(zhì)的一個很重要的指標(biāo)。它能反映出水中存在的電解質(zhì)的程度,。根據(jù)水溶液中電解質(zhì)的濃度不同,，則溶液導(dǎo)電的程度也不同。通過測定溶液的導(dǎo)電度來分析電解質(zhì)在溶解中的溶解度,。這就是電導(dǎo)儀的基本分析方法,。 溶液的電導(dǎo)率與離子的種類有關(guān)。同樣濃度電解質(zhì),，它們的電導(dǎo)率也不一樣,。通常是強(qiáng)酸的電導(dǎo)率zui大，強(qiáng)堿和它與強(qiáng)酸生成的鹽類次之,，而弱酸和弱堿的電導(dǎo)率zui小,。因此，通過對水的電導(dǎo)的測定,，對水質(zhì)的概況就有了初步的了解,。 電導(dǎo)率 電阻率的倒數(shù)即稱之為電導(dǎo)率L。在液體中常以電阻的倒數(shù)——電導(dǎo)來衡量其導(dǎo)電能力的大小,。電導(dǎo)L的計(jì)算式如下式所示： L=l/R=S/l 電導(dǎo)的單位用姆歐又稱西門子,。用S表示，由于S單位太大,。常采用毫西門子,，微西門子單位1S=103mS=106μS,。當(dāng)量電導(dǎo) 液體的電導(dǎo)僅說明溶液的導(dǎo)電性能與幾何尺寸間的關(guān)系，未體現(xiàn)出溶液濃度與電性能的關(guān)系,。為了能區(qū)分各種介質(zhì)組成溶液的導(dǎo)電性能,，必須在電導(dǎo)率的要領(lǐng) 引入濃度的關(guān)系，這就提出了當(dāng)量電導(dǎo)的概念,。 所謂的當(dāng)量電導(dǎo)就是指把1g當(dāng)量電解質(zhì)的溶液全部置于相距為1cm的兩板間的溶液的電導(dǎo),，符號“λ”。由于在電導(dǎo)率的基礎(chǔ)上引入了濃度的概念,。因此各種水溶液的導(dǎo)電來表示和比較了,。 在水質(zhì)監(jiān)測中，一般通過對溶液電導(dǎo)的測量可掌握水中所溶解的總無機(jī)鹽類的濃度指標(biāo),。 溫度對電導(dǎo)的影響 溶液的電阻是隨溫度升高而減小,，即溶液的濃度一定時，它的電導(dǎo)率隨著溫度的升高而增加,，其增加的幅度約為2%℃-1,。另外同一類的電解質(zhì)，當(dāng)濃度不同時,，它的溫度系數(shù)也不一樣,。在低濃度時，電導(dǎo)率的溫度之間的關(guān)系用下式表示： L1=L0[1+α(t-t0)+β(t-t0)2]由于第二項(xiàng)β(t-t0)2之值較小,，可忽略不計(jì),。在低溫時的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系可用以下近似值L1=L0[1+α(t-t0)]表示，因此實(shí)際測量時必須加入溫度補(bǔ)償,。電導(dǎo)的溫度系數(shù) 對于大多數(shù)離子，電導(dǎo)率的溫度系數(shù)大約為+1.4%℃-1～3%℃-1對于H+和OH-離子,，電導(dǎo)率溫度系數(shù)分別為1.5%℃-1和 1.8%℃-1,，這個數(shù)值相對于電導(dǎo)率測量的準(zhǔn)確度要求，一般為1%或優(yōu)于1%,，是不容忽視的,。 純水的電導(dǎo)率 即使在純水中也存在著H+和OH-兩種離子，經(jīng)常說,，純水是電的不良導(dǎo)體，但是嚴(yán)格地說水仍是一種很弱的電解質(zhì),，它存在如下的電離平衡：H2O←→H++OH或2H2O←→H3+O+OH- 其平衡常數(shù)： KW=[H+].[OH-]/H2O=10-14式中KW稱為水的離子積 [H+]2=[OH-]2=10-14 ∴[H+]2=[OH-]2=10-7 lH2O,0=λOH-,0=349.82+198.6 =548.42S/cm.mol2 已知水的密度d25℃/H2O=0.9970781cm3 故原有假設(shè)為1的水分離子濃度只能達(dá)到0.99707。實(shí)際上是僅0.99707份額的水離解成0.99707.10-7的[H+]和[OH-],，那么離解后的[H+]和[OH-]電導(dǎo)率的總和KH2O用下式求出： KH2O=CM/1000λH2O=(0.99707.10-7/1000).548.42 =0.05468μS.cm-1≈0.054μS.cm-1 ∴ρH2O=1/KH2O=1/0.05468×10-9 =18.29(MΩ.cm)≈18.3(MΩ.cm) 由水的離子積為10-14可推算出理論上的高純水的極限電導(dǎo)為0.0547μS.cm-1,，電阻為18.3MΩ.cm(25℃),。 水的電導(dǎo)率的溫度系數(shù)在不同電導(dǎo)率范圍有不同的溫度系數(shù)。對于常用的1μS.cm-1的蒸餾水而言大約為+2.5%-1,。 大氣降水電導(dǎo)率的測定方法 1.原理大氣降水的電阻隨溫度和溶解離子濃度的增加而減少,，電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)。當(dāng)電導(dǎo)電極(通常為鉑電極或鉑黑電極)插入溶液中,，可測出兩電極間的電阻R,，根據(jù)歐姆定律，溫度壓力一定時,，電阻與電極的間距L(cm)成正比,，與電極截面積A(cm2)成反比。即： 由于電極的L和A是固定不變的,，即是一常數(shù)，稱電導(dǎo)池常數(shù),，以Q表示,。其比例常數(shù)P叫電阻率,，P的倒數(shù)為電導(dǎo)率，以K表示,。 K＝Q／R ………………………………………(2) 式中：Q——電導(dǎo)池常數(shù),，cm－1；R——電阻,，Ω,， K——電導(dǎo)率，μs／cm,。 當(dāng)已知電導(dǎo)池常數(shù)Q,，并測出樣品的電阻值R后，即可算出電導(dǎo)率,。 2.試劑 2.1 水,，其電導(dǎo)率小于1μs／cm。 2.2 標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀溶液：c(KCl)＝0.0100mo1／L,。稱取0.7456g氯化鉀(KC1,，105℃烘2h)，溶解于新煮沸的冷水中,，于25℃定容到1000mL,。此溶液在25℃時電導(dǎo)率為1 413μs／cm。 3.儀器 3.1 電導(dǎo)率儀：誤差不超過1％,。 3.2 溫度計(jì)：能讀至0.1℃,。 3.3 恒溫水浴：25±0.2℃,。 4.步驟 4.1 電導(dǎo)池常數(shù)的測定 用0.0100mo1/L標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀溶液沖洗電導(dǎo)池三次,。將此電導(dǎo)池注滿標(biāo)準(zhǔn)溶液，放入恒溫水浴恒溫0.5h,。測定溶液電阻RKCL,。 用公式Q＝KRKCl計(jì)算電導(dǎo)池常數(shù)。對0.0100mol／L氯化鉀溶液,，在25℃時K＝1413μs／cm,。 即：9＝1413RKCl 用水沖洗電導(dǎo)池，再用降水樣品沖洗數(shù)次后,，測定樣品的電阻Rs,。同時記錄樣品溫度。 5 分析結(jié)果的表述 5.1 計(jì)算 按式(3)計(jì)算樣品的電導(dǎo)率K(當(dāng)測試樣品溫度為25℃時),。 K＝Q／Rs＝1 413RKCl／Rs ……………………………………(3) 式中：RKCl——0.0100mol/L標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀電阻,，Ω,； Rs——降水的電阻,，Ω； Q——電導(dǎo)池常數(shù),。 當(dāng)測定降水樣品溫度不是25℃時,，應(yīng)按式(4)求出25℃的電導(dǎo)率。 式中：Ks——25℃時電導(dǎo)率，μs／cm,； Kt——測定時t溫度下電導(dǎo)率,，μs／cm； α——各離子電導(dǎo)率平均溫度系數(shù),，取值為0.022,； t——測定時溶液的溫度，℃,。
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