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实验仪器分享系列：pH计的原理、结构、使用技巧及保养方法

生物制品圈 · 公众号 · 生物 · 2025-01-13 10:40

正文

生物制药、科研、环境、化工等生产或实验环节常常需要测量并控制液体介质的pH。测量pH的方式有多种，如：化学分析法、试纸法以及电位法。实验室常用的pH计就是采用电位法。同时，pH计的型号和产品多种多样，常分为台式pH计，便携式pH计和笔式pH计三大类别。

大家平时都是用什么品牌的pH计做实验呢? 请大家投出自己常用的pH计品牌吧~

pH计作为实验室的“必备仪器”，小伙伴儿们却常常在使用时遇到各种麻烦。所以，小编帮大家总结了一些实验室pH计的原理、结构、使用技巧及日常维护的相关知识，希望对大家能有所帮助~

1.pH计的工作原理

pH是"pondus hydrogenii"的缩写，表示溶液中氢离子浓度的负对数。pH计的主要测量部件是参比电极和玻璃电极，两者放在同一溶液中构成一组原电池。参比电极的电位是恒定的，而玻璃电极的电位会由于溶液内氢离子浓度的变化而发生变化。所以当温度恒定时，由原电池的电位变化就可以计算得出待测溶液的pH值。

（上图为pH计组成原电池示意图；下图为室温条件下不同pH值下玻璃电极相对于参比电极的输出电势）

2. pH计的结构

pH计由参比电极、pH指示电极和电流计组成：

参比电极：它的主要作用就是保持恒定电位，用来作为参照对比。常见的参比电极有甘汞电极和银/氯化银电极等几种，电位为0，浸泡在饱和氯化钾的混合溶液中。

玻璃电极：它的主要作用是反映溶液中氢离子变化引起的电位变化，玻璃电极通常由玻璃支杆和对氢离子敏感的玻璃膜组成。

电流计：参比电极与玻璃电极构成的原电池电动势非常小，电路的电阻非常大。因此，电流计的主要作用是将原电池的电位放大若干倍，使溶液中氢离子变化引起的微小电位变化被我们观测到。

注：如今使用的pH计多数为复合pH电极。复合pH计将玻璃电极（外参比电极）和参比电极（内参比电极）组合在一起，使用十分方便。）

3. pH计的使用技巧

技巧一：初次使用pH计

用蒸馏水将pH电极浸泡过夜。在玻璃膜表面有一层很薄的水合凝胶层，它只有在充分湿润的条件下才能与溶液中的H+离子有良好的响应。同时，玻璃电极经过浸泡，还可以使不对称电势大大下降并趋向稳定。

技巧二：pH缓冲溶液的制备

配制溶液时，应使用去离子水，并预先煮沸15～30分钟，以除去溶解的二氧化碳。加入缓冲溶液试剂，定容，充分摇匀即可。

缓冲溶液配制后，应装在玻璃瓶或聚乙烯瓶中（碱性pH缓冲液，如，pH=9.18、pH=10.01、pH=12.46等，应装在聚乙烯瓶中；酸性碱性pH缓冲液，应装在玻璃瓶中）瓶盖严密盖紧，在冰箱中低温(5～10℃)保存，一般可使用六个月左右，如发现有混频器浊，发霉或沉淀现象，不能继续使用。

使用时，可以先用聚乙烯小瓶将缓冲溶液进行分装，并在室温下放置1～2个小时后再使用。使用后的缓冲液不得再倒入大瓶中，以免污染。

pH=9.18和pH=10.01溶液由于会吸收空气中的二氧化碳，其pH值更容易变化导致测量结果不准。

技巧三：标定pH计

任何一种pH计都必须经过校准后才可测量样品的pH值。pH计仪器在连续使用时，每天标定一次即可，选用的pH标准液需符合JIS标准（pH标准液包括草酸盐(1.68pH)、酞酸盐(4.01pH)、中性磷酸盐(6.86pH)、磷酸盐(7.41pH)、硼酸盐(9.18pH)、碳酸盐(10.01pH)）。pH计校准有三种方法：一点校准、二点校准和三点校准。

对于测量精度要求在0.1pH以下的样品：通常采用一点法校准仪器，一般选用pH 6.86或pH 7.00标准缓冲溶液进行标定即可。

对于精密级的pH计，需采用二点法校准仪器：这种pH计除了设有¨定位¨和¨温度补偿¨调节外，还设有电极¨斜率¨调节。首先以pH6.86或pH7.00进行¨定位¨校准，然后根据测试溶液的酸碱情况，选用pH4.00（酸性）或pH9.18和pHI0.0l（碱性）缓冲溶液进行¨斜率¨校正。

对于测定要求极高时，采用三点校对法：校正首先从7.0开始，另外两个标准液的选择与要测定的溶液的PH值有关，使溶液的PH值能落在校正的PH范围内。如样品为碱性，标定溶液可以选择为：7.0、 9.18、12.46。如样品不知道酸碱性，标定溶液可以选择为：7.0、 4.0、10.0

技巧四：pH值的准确测定

电极需完全浸入盛有待测溶液的烧杯中，待到仪器显示的数值稳定时读取数值。

溶液中添加酸碱调节剂时，需缓慢加入，防止过量导致溶液体积超过定容体积。

所测溶液的温度应与标准缓冲液的温度应相同。

测定时温度不宜过高，一般要等待测液冷却到40℃以下才可以继续测定。

玻璃电极不要与强吸水溶剂接触太久，在强碱溶液中使用应尽快操作，用毕立即用水洗净。

冬天环境温度达到冰点，pH电极不能使用，容易发生冷爆，建议在15℃以上使用。

计如何保养？

4.正确的pH电极浸泡液的配制方法

取pH 4.00缓冲剂(250mL)一包，溶于250mL纯水中，再加入56克分析纯KCl，适当加热，搅拌至完全溶解即成。

（1）pH计的贮存：

pH计短期内不用时，可充分浸泡在饱和氯化钾溶液中。但若长期不用，应将其干放，切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗。

（2）pH计玻璃电极的清洗

若测量样品中含有蛋白质，可用稀盐酸清洗电极膜。

若测量样品为油性/有机液体，可用丙酮或乙醇冲洗。

若发现电极液络部变脏变黑，可用硫醇清洗液络部。

电极清洗后只能用滤纸轻轻吸干，切勿用织物擦抹，这会使电极产生静电荷而导致读数错误。

（3）修复玻璃电极老化问题

玻璃电极的老化与胶层结构渐进变化有关。旧电极出现响应迟缓，膜电阻高，斜率低问题时，可采用以下方法进行修复：

将电极球泡用0.1mol/L稀盐酸浸泡24小时用纯水洗净,再用电极浸泡溶液浸泡24小时。

如果钝化比较严重，也可以将电极下端浸泡在4%的氢氟酸溶液中3-5秒钟，用纯水洗净，然后在电极浸泡溶液中浸泡24小时，使其恢复性能。

5.pH计类型如何选择

（1）笔试pH计是使用最方便的pH计之一，主要用于代替pH试纸的功能。具有精度低、使用方便的特点

（2）便携式pH计主要用于野外和现场测量，具有较高的精度

（3）台式pH计是一种高精度的分析仪表，具有精度高、功能全的特点，有的还具备打印输出、数据处理等功能

（4）工业在线式pH计的运用更为广泛，用于工业流程的连续测量。不仅可以显示测量数据，还有报警和控制功能，具有隔离良好、防污染等重要功能，是众多工业企业测量和控制pH领域的理想仪表。

6.总结

综上所述，正确理解pH计的原理、结构，掌握使用技巧并进行适当的保养是确保pH计准确性和可靠性的关键。正确操作和维护pH计将有助于提高实验结果的准确性和可重复性，从而为实验工作提供可靠的数据支持。大家还想小编在实验仪器分享系列为大家整理哪些实验仪器的使用技巧呢？欢迎大家留言哦！

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