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PH與ORP的換算關(guān)系式
點(diǎn)擊次數(shù)：6311 發(fā)布時(shí)間：2012-8-4
pH計(jì)主要用于測(cè)量溶液的pH值，便于化學(xué)實(shí)驗(yàn)人員了解溶液的酸堿特性，pH 計(jì)準(zhǔn)確與否將直接影響到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確獲得。由于電極系統(tǒng)固有的不對(duì)稱電位、液體接界電位、環(huán)境溫度等因素影響，pH 計(jì)測(cè)得的示值有一定的誤差。精度不同的pH 計(jì)，允許的誤差值也不同。計(jì)量檢定人員一般從電計(jì)示值誤差、輸入電流（A）、輸入阻抗、溫度補(bǔ)償器引起的示值誤差和電計(jì)示值重復(fù)性五個(gè)方面來檢定一臺(tái)pH計(jì)是否合格。
在pH 計(jì)計(jì)量檢定中，我們發(fā)現(xiàn)儀器不合格的主要原因是溫度補(bǔ)償器的示值超差，導(dǎo)致pH示值不準(zhǔn)。下面就介紹一下溫度補(bǔ)償器的作用、對(duì)pH示值的影響及產(chǎn)生問題的原因和解決的辦法。
pH計(jì)是用電位相對(duì)測(cè)量法來測(cè)定溶液pH值的，其理論依據(jù)來自于能斯特方程式：
E= E0-（2.30259RT/F）PH
式中: E —— 電池電動(dòng)勢(shì)
E0—— 標(biāo)準(zhǔn)電極電位
R —— 氣體常數(shù)
F —— 法拉第常數(shù)
T —— 溫標(biāo)（273.15+t℃）
上式表示了在溫度恒定時(shí)電極電位與溶液pH值之間的關(guān)系。在測(cè)量pH值條件相同的情況下，由上式推導(dǎo)出如下公式：
ΔE=（—2.30259RT/F）/ΔpH
其中ΔE為標(biāo)準(zhǔn)緩沖液與待測(cè)溶液之間的電極電位差值，令 K= —2.30259RT/F=ΔE/ΔpH
我們稱K為轉(zhuǎn)換系數(shù)。 它表示溶液的pH 值每改變一個(gè)單位時(shí)，電極電位的改變量。從K的表達(dá)式中可以看出其是溫度的函數(shù)，在不同的溫度下,電極電位的改變是不同的。因此，為了適應(yīng)各種溫度狀態(tài)下pH 值的測(cè)量，pH 計(jì)中均設(shè)有溫度補(bǔ)償裝置。溫度的補(bǔ)償范圍通常在5—60℃之間。
以我們計(jì)量檢定的一臺(tái)pHS—73型pH計(jì)（測(cè)量精度為0.02級(jí)）為例，它的輸入電流、輸入阻抗引起的示值誤差和電計(jì)示值重復(fù)性這三項(xiàng)所測(cè)得的誤差值都符合計(jì)量檢定標(biāo)準(zhǔn)，唯有溫度補(bǔ)償不符合標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致示值超差，具體數(shù)據(jù)見下表：
| 檢定儀輸出 | 0.00 | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 | 6.00 | 7.00 |
| 被檢電計(jì)的 | -0.08 | 0.92 | 1.93 | 2 .95 | 3.96 | 4.97 | 5.98 | 7.00 |
| 誤差（pH） | -0.08 | -0.08 | -0.07 | -0.05 | -0.04 | -0.03 | -0.02 | 0.00 |
| 檢定儀輸出 | 7.00 | 8.00 | 9.00 | 10.00 | 11.00 | 12.00 | 13.00 | 14.00 |
| 被檢電計(jì)的 | 7.00 | 8.01 | 9.02 | 10.03 | 11.04 | 12.05 | 13.06 | 14.08 |
| 誤差（pH） | 0.00 | +0.01 | + 0.02 | +0.03 | +0.04 | +0.05 | +0.06 | +0.08 |
如表中所示，在7—14 pH范圍內(nèi)實(shí)際值高于標(biāo)準(zhǔn)值，且誤差隨pH值的增大而增大；在7—0 pH范圍內(nèi)實(shí)際值低于標(biāo)準(zhǔn)值，誤差隨pH值的減小而減小，誤差可達(dá)±0.08pH 。
pHS—73型pH計(jì)的溫度補(bǔ)償器是一個(gè)上面加有穩(wěn)定電壓的線性可調(diào)電位器，通常設(shè)在面板上，根據(jù)其旋鈕位置的不同，標(biāo)以不同的補(bǔ)償溫度刻度。其塑料旋鈕是靠?jī)蓚€(gè)助螺釘固定在電位器的圓軸上，隨著環(huán)境溫度的變化，使用中要經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)該旋鈕，這樣很容易造成松動(dòng)和錯(cuò)位，zui終導(dǎo)致pH示值的變化。我們采取的措施是在電位器圓軸側(cè)面用銼刀銼出一個(gè)平面，裝上旋鈕后，使一個(gè)助螺釘頂住該平面（原來的螺釘是頂在軸面上，旋鈕易挪位），同時(shí)把另一個(gè)螺釘旋緊，從而杜絕旋鈕式溫度補(bǔ)償因松動(dòng)錯(cuò)位造成的pH示值超差。zui后，利用標(biāo)準(zhǔn)檢定儀的pH發(fā)生器（能產(chǎn)生0℃—100℃不同溫度點(diǎn)pH值的相應(yīng)電勢(shì)）對(duì)pH計(jì)的溫度補(bǔ)償器重新進(jìn)行其旋鈕位置的校正，給予正確的溫度補(bǔ)償，即可克服由此帶來的示值誤差影響。用上述方法修復(fù)的其他pH計(jì)經(jīng)過重新計(jì)量檢定后全部符合計(jì)量檢定標(biāo)準(zhǔn)。
綜上所述，旋鈕式溫度補(bǔ)償器較容易出現(xiàn)錯(cuò)位故障。若pH示值以7 pH（零電勢(shì)pH值）為中心點(diǎn)時(shí)，示值增加，誤差也隨之增加（或減小）；示值減小，誤差隨之減小（或增加），即可判定是溫度補(bǔ)償器補(bǔ)償電壓不對(duì)造成的示值誤差。如果是旋鈕式溫度補(bǔ)償器，用上述方法即可以解決；如果是數(shù)字按鈕式溫度補(bǔ)償器，應(yīng)拆開儀器，調(diào)整其內(nèi)部相應(yīng)的可調(diào)電位器，改變其補(bǔ)償電壓來實(shí)現(xiàn)。
相關(guān)問題：
pH的溫度補(bǔ)償與25℃折算
這是兩個(gè)不同的概念。普通的溫度補(bǔ)償是將電極在標(biāo)定溫度下得到的斜率按能世特公式換算到當(dāng)前溫度下的斜率，從而得到當(dāng)前溫度下正確的pH值。而25℃折算，是將當(dāng)前溫度下的pH值，換算到假定其它條件不變，只是溫度變化到25℃時(shí)的pH值。 因各種溶液的成份不一樣，其溫度系數(shù)也不一樣，故分析儀要做到對(duì)任何溶液的pH值都折算到25℃是不可能的。