酸度計(jì)簡(jiǎn)介及其檢定過(guò)程中的注意事項(xiàng)

李海霞

酸度計(jì)是一種電化學(xué)分析儀器，主要用來(lái)測(cè)量水溶液的pH值，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中最常見(jiàn)的儀器之一，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著科技水平的不斷提高，酸度計(jì)的型號(hào)和種類(lèi)不斷更新，規(guī)格和精度等級(jí)也有了相應(yīng)提升，這些變化給酸度計(jì)計(jì)量檢定帶來(lái)了一定的困難，在計(jì)量檢定過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一些需要注意的問(wèn)題。本文針對(duì)酸度計(jì)計(jì)量檢定過(guò)程中所遇到的問(wèn)題提出一些處理方法。

1 酸度計(jì)的結(jié)構(gòu)

酸度計(jì)包括電極和電計(jì)兩部分。電極包括指示電極和參比電極。常用的指示電極有玻璃電極、氫醌電極和銻電極等；參比電極有甘汞電極、氯化銀電極等。近年來(lái)，所出產(chǎn)的儀器多選用復(fù)合電極(一般由玻璃電極和甘汞電極組合而成)。電計(jì)部分包括“定位”旋鈕、“斜率”旋鈕、“溫度補(bǔ)償”旋鈕、“功能”選擇開(kāi)關(guān)等調(diào)節(jié)旋鈕，這些調(diào)節(jié)旋鈕都設(shè)置在儀器面板上?！岸ㄎ弧扁o用于消除電極不對(duì)稱(chēng)電位對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的誤差。“斜率”鈕用于補(bǔ)償電極轉(zhuǎn)換系數(shù)。因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中電極系數(shù)并不能達(dá)到理論上的轉(zhuǎn)換系數(shù)（100%），所以設(shè)置此調(diào)節(jié)旋鈕便于操作者用兩點(diǎn)校正法對(duì)電極系統(tǒng)進(jìn)行pH值校正，使儀器更精確地測(cè)量溶液的pH值。“定位”鈕和“斜率”鈕僅在進(jìn)行pH值測(cè)量及校正時(shí)使用。“溫度補(bǔ)償”旋鈕用于補(bǔ)償由于溶液溫度不同對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響，在進(jìn)行溶液pH值測(cè)量及校正時(shí)，必須將此旋鈕調(diào)至與被測(cè)溶液相同的溫度上?！肮δ苓x擇”開(kāi)關(guān)供用戶(hù)選定儀器的測(cè)量功能。

2 酸度計(jì)的基本原理

酸度計(jì)是應(yīng)用“電位法”來(lái)測(cè)量溶液pH值的。電位分析法所選用的電極被稱(chēng)為原電池。原電池系統(tǒng)由指示電極、參比電極和被測(cè)溶液3部分組成，作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能，此電池的電壓被稱(chēng)為電動(dòng)勢(shì)。此電動(dòng)勢(shì)由兩個(gè)半電池構(gòu)成。其中一個(gè)半電池稱(chēng)作測(cè)量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)，如H+；另一個(gè)半電池為參比半電池，通常稱(chēng)作參比電極，它一般是與測(cè)量溶液相通，并且與測(cè)量?jī)x表相連。當(dāng)一個(gè)對(duì)氫離子可逆的指示電極和一個(gè)參比電極同時(shí)浸在同一溶液中時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，其大小與溶液的氫離子活度有關(guān)，而與其他離子的存在關(guān)系很小。因此，通過(guò)對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定，即可確定溶液的酸度。以玻璃電極作為H+離子指示電極，飽和甘汞電極為參比電極，使用酸度計(jì)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)，可以直接顯示溶液的pH值。

3 酸度計(jì)計(jì)量檢定過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題

3.1 酸度計(jì)種類(lèi)繁多 且型號(hào)規(guī)格各不相同

目前，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的常見(jiàn)的指針式酸度計(jì)有PHS-25型、PHS-3C型等；常見(jiàn)的數(shù)字式酸度計(jì)有PHS-4D型、PHSJ-4A型、袖珍式PHB-4型等。國(guó)外廠家生產(chǎn)的酸度計(jì)多為數(shù)字式酸度計(jì)，例如賽多利斯公司的PB-10型、梅特勒公司的320型、HANNA公司的HI9025型等。對(duì)這些不同型號(hào)的酸度計(jì)計(jì)量均有不同的操作程序。

3.2 不同類(lèi)型的酸度計(jì)的使用方法不同

酸度計(jì)的使用方法各不相同，比如說(shuō)有的酸度計(jì)需要單點(diǎn)校準(zhǔn)，有的需要兩點(diǎn)校準(zhǔn)，有的則需要多點(diǎn)校準(zhǔn)。在計(jì)量檢定時(shí)，必須熟練掌握被檢酸度計(jì)的正確使用方法，才能確保對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的檢定。

3.3 酸度計(jì)的接口與檢定儀連接有時(shí)不匹配

一般酸度計(jì)檢定儀提供3種類(lèi)型接口的輸出連接線(xiàn)，但是即便這樣，有時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)接口不匹配的情況。如美國(guó)HANNA公司的酸度計(jì)電極接口與酸度計(jì)檢定儀電極線(xiàn)不匹配，袖珍式酸度計(jì)的接口較小也無(wú)法與酸度計(jì)檢定儀相連進(jìn)行檢定。

3.4 酸度計(jì)的級(jí)別各不相同，相應(yīng)的計(jì)量性能要求不同

比如對(duì)0.01級(jí)的酸度計(jì)必須滿(mǎn)足以下條件：電計(jì)示值誤差要求在±0.01pH以?xún)?nèi)，輸入電流不大于1×10-12A，輸入阻抗引起的誤差要求在±0.01pH以?xún)?nèi)，溫度補(bǔ)償器引起的誤差要求在±0.01pH以?xún)?nèi)，電計(jì)示值重復(fù)性要求在0.01pH以?xún)?nèi)；而對(duì)于0.001級(jí)的酸度計(jì)必須滿(mǎn)足以下條件：電計(jì)示值誤差要求在±0.002pH以?xún)?nèi)，輸入電流不大于1×10-12A，輸入阻抗引起的誤差要求在±0.001pH以?xún)?nèi)，溫度補(bǔ)償器引起的誤差要求在±0.001pH以?xún)?nèi)，電計(jì)示值重復(fù)性要求在0.001pH以?xún)?nèi)。

3.5 酸度計(jì)的級(jí)別與誤差判斷問(wèn)題

指針式酸度計(jì)誤差應(yīng)不大于最小分度值(級(jí)別)的一半，而數(shù)字式酸度計(jì)應(yīng)在最小分度值(級(jí)別)以?xún)?nèi)。但也有特殊情況,如PHSJ-4A型酸度計(jì),它的最高分辨率為0.001pH，其級(jí)別是否是0.001級(jí)有待于探討，而其使用說(shuō)明書(shū)的技術(shù)性能中精度是在0.005pH以?xún)?nèi)，則其誤差不可能在最小分度值以?xún)?nèi)。

4 酸度計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法

由于酸度計(jì)的種類(lèi)、型號(hào)繁多，應(yīng)注意收集各種型號(hào)酸度計(jì)的使用說(shuō)明書(shū)，以方便查閱。了解酸度計(jì)的級(jí)別及量程，并以此設(shè)置計(jì)量參數(shù)。PCH-1B型智能酸度計(jì)檢定儀提供3條輸出連接線(xiàn)，一般可根據(jù)被檢酸度計(jì)的輸入插口選擇連接線(xiàn)，袖珍式酸度計(jì)的接口較小，需另外根據(jù)接口大小，自制一條連接線(xiàn)。在檢定酸度計(jì)時(shí)，先要將酸度計(jì)校準(zhǔn)好，使它處于pH測(cè)量模式，選擇量程，然后再設(shè)置計(jì)量參數(shù)。如對(duì)pHS-3C型酸度計(jì)進(jìn)行計(jì)量檢定時(shí)，應(yīng)先選取該酸度計(jì)校準(zhǔn)點(diǎn)4.00pH、6.86pH、9.18pH中的任意2點(diǎn)，用PHC-1B型智能酸度計(jì)檢定儀輸出該兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值信號(hào)，對(duì)酸度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。然后根據(jù)該酸度計(jì)的等電位點(diǎn)為7pH，精確度為±0.01pH，分辨率為 0.01pH、量程范圍（0.00～14.00）pH，來(lái)設(shè)置計(jì)量參數(shù)為：等電位點(diǎn)7pH，檢定間隔點(diǎn)1pH，誤差限0.01pH等，再進(jìn)行計(jì)量檢定。在用PCH-1B型智能酸度計(jì)檢定儀對(duì)酸度計(jì)進(jìn)行計(jì)量時(shí)需設(shè)定檢定點(diǎn)間隔、等電勢(shì)值、被檢儀器準(zhǔn)確度(根據(jù)被檢儀器說(shuō)明書(shū))、溫度補(bǔ)償值、重復(fù)測(cè)定次數(shù)等等。對(duì)于指針式儀器，在 pH（7～8）或（7～6）范圍內(nèi)應(yīng)每隔0.2pH間隔檢定一點(diǎn)，在其他范圍內(nèi)應(yīng)每隔1pH間隔檢定一點(diǎn)。對(duì)數(shù)顯式酸度計(jì)，在全量程范圍內(nèi)每隔1pH間隔檢定一點(diǎn)。在計(jì)量輸入阻抗引起的示值誤差項(xiàng)目時(shí)，需根據(jù)酸度計(jì)的量程設(shè)定輸入pH值。一般為6pH，窄量程為3pH。

檢定校準(zhǔn)。目前，檢定逐步向校準(zhǔn)靠攏，客戶(hù)有時(shí)也希望檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)出具校準(zhǔn)證書(shū)。在校準(zhǔn)證書(shū)中，前面的檢測(cè)項(xiàng)目可為客戶(hù)提供具體數(shù)值，不判定合格與否，但應(yīng)在證書(shū)中給出一些評(píng)價(jià)（如對(duì)電極的評(píng)價(jià)），便于客戶(hù)自己認(rèn)定。

總之，酸度計(jì)種類(lèi)繁多，型號(hào)規(guī)格各不相同，不同型號(hào)的酸度計(jì)使用方法不同。我們?cè)谟?jì)量檢定過(guò)程中要細(xì)心來(lái)區(qū)分這些不同，熟練掌握各種型號(hào)儀器的使用方法，而不是簡(jiǎn)單地認(rèn)為酸度計(jì)的計(jì)量檢定工作是千篇一律的重復(fù)性工作。

[1]劉洪范.化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

[2]JJG 119-2005實(shí)驗(yàn)室pH（酸度）計(jì)計(jì)量檢定規(guī)程[S].

[3]王慧珠.酸度計(jì)的檢定校準(zhǔn)方法[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2006（33）.