实验室pH计

电化学是研究溶液内发生的化学反应，其中涉及到电极与电解液之间的电子转移。电化学测量包括：

• pH
• 电导率（Cond）
• 氧化还原电位（ORP或氧化还原）
• 离子浓度（ISE）
• 溶解氧（DO）

pH值是用来表示水性溶液酸度或碱度的一个标度。pH值与氢离子的浓度相关（更为精确的说法是与氢离子的活性相关）。pH值小于7的溶液为酸性（氢离子浓度高），pH值大于7的溶液为碱性（氢离子浓度低）。

测量pH的目的是：

• 生产具有指定特性的产品
  
• 以较少的成本生产产品
  
• 确保产品质量，以避免对人员、材料和环境造成损害
  
• 符合法规要求
• 保护设备
  
• 获取研究和开发的知识

实验室pH计用于多个行业，例如：

• 制药和生物技术
• 乳制品
• 土壤与废水处理
• 化妆品
• 水过滤
  
• 食品和饮料

此外，实验室之外同样需要使用pH计。其中包括工业生产地点与附近以及现场（用于测量水、污水、土壤等）。

pH测量所需的工具相对来说并不复杂，如果使用得当，可获得可靠的测量结果。实验室pH计通常由以下部分构成：

• pH计： 测量玻璃电极与参比电极之间电位差以及计算pH值的电位计。
• 电极：一个参比电极和一个pH电极，用于行成电流通路。如今可将其组合在一起，称之为复合pH电极。

所需的其他工具包括：

• 校准液：在测量样品的pH之前，必须使用pH值已知的2种或2种以上参比溶液校准pH电极。
• 样品： 样品是将要测量的溶液，要想测量pH值，此溶液需要为水溶液或者包含足量水。

是的，pH与电导率相关，但是非线性或绝对相关。
pH计仅对溶液内的H⁺响应，而对于电导率而言，电极测量溶液内所有带电离子（阴离子和阳离子）的活性。离子浓度越高，则电导率越高。

另外，离子的流动性会对电导率产生更大影响。在溶液中常见的离子中，流动性最强的阳离子为氢离子[H⁺]，其值为350个单位，流动性最强的阴离子为羟基离子[OH^-]，其值为199个单位。其他常见离子的值在40至80个单位之间。这意味着强酸性（或强碱性）溶液将具有高电导率。由于pH是氢离子浓度的量度，因此采用以下规则：

• 在酸性溶液中（pH 7以下）：pH值越低（即：H⁺浓度越高），则电导率越高。
  
• 在碱性溶液中（pH 7以上）：pH值越高（OH^-离子增多），则电导率越高。
  
• 中性pH（pH 7）是因为H⁺与OH^-离子浓度相等。但是，这并不意味着溶液内不含有将会对溶液的电导率产生作用的其他任何离子。
  
  

现在举一个例子：去离子水的pH值理论上为7.0，电导率为0.055 µS/cm。如果向其中添加NaCl盐，则产生的NaCl溶液的pH值将仍为中性，但溶液的电导率可能会随着NaCl量的增加而明显提高。

总而言之：必须为不同样品单独测定pH值和电导率，并且不能在理论上相关联。

pH测量值取决于样品温度。需要记住以下要点：

a. 温度对电极的斜率产生影响：
pH电极在测量半电池和参比半电池之间提供一个电位（mV）。实验室pH计利用温度相关系数-2.3 * R * T / F根据电位计算pH 值，其中R为通用气体常数，T为Kelvin温度，F为法拉第常数。温度为298 K（25 °C）时，系数为-59.16 mV/pH。这称为参比温度（25 °C）时电极的理论斜率。在不同温度条件下，可以相应计算斜率值。例如： 10 °C时为-56.18 mV/pH，20 °C时为-58.17 mV/pH，30 °C时为-60.15 mV/pH，以此类推。通过自动温度补偿（ATC）或手动温度补偿（MTC）纠正温度对pH测量的这种影响。因此，了解样品的温度或使用温度探头非常重要。如果温度设定错误，则意味着温度每相差5 °C，会产生0.12个pH单位的误差。

b. 温度会对样品的pH值产生影响：
样品的pH值随者温度发生变化。这是一种化学效应，因此对每一种样品产生独特的影响。无法对这种影响进行补偿；仅显示实际温度下的真正pH值。因此，仅对在相同温度下测得的pH值进行比较很重要。

例外：pH计内存储有许多商用缓冲液pH值的温度依赖性。由于测得的电位自动参考25 °C或20 °C，因此可以在不同温度下校准电极。为使这一功能充分发挥作用，选择正确的缓冲液组并在校准时测量温度十分重要。

电导率测量与温度密切相关（每℃约导致2%变化）。只有所有样品的温度相同或数值补偿换算到某一参比温度时，结果才能对比。

在大多数情况下，使用线性温度补偿。操作人员必须选择20 °C或25 °C作为参比温度。然后将测得温度与参比温度差乘以一个补偿系数α（单位：%/°C），从而补偿电导率。

为了正确操作，必须为每一个样品测定线性补偿系数α。尽管温度依赖性被认为具有线性，但实际上，该“线性”系数本身取决于样品的离子浓度与温度。出厂前α的设定值为2.00 %/°C。在所有Five和Seven系列的pH计中，可以将α从0.00 %/°C（即：无任何温度补偿）校正为10 %/°C。

梅特勒托利多pH产品技术与支持中心（pH CSC）由电化学分析领域的专家团队组成。由于团队与客户、技术支持，产品管理和产品开发的密切联系，可以快速提供建议和有效的解决方案，使该服务在pH分析领域相当独特。

所提供的技术和应用支持覆盖以下测量参数和相关的梅特勒托利多pH实验室设备：

• pH
• 氧化还原(ORP)
• 离子浓度（ISE）
• 电导率
• 溶解氧（DO）