PH與ORP的換算關(guān)系式

PH與ORP的換算關(guān)系式

pH計主要用于測量溶液的pH值，便于化學(xué)實驗人員了解溶液的酸堿特性，pH 計準(zhǔn)確與否將直接影響到實驗數(shù)據(jù)的正確獲得。由于電極系統(tǒng)固有的不對稱電位、液體接界電位、環(huán)境溫度等因素影響，pH 計測得的示值有一定的誤差。精度不同的pH 計，允許的誤差值也不同。計量檢定人員一般從電計示值誤差、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示值重復(fù)性五個方面來檢定一臺pH計是否合格。
在pH 計計量檢定中，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pH示值的影響及產(chǎn)生問題的原因和解決的辦法。
pH計是用電位相對測量法來測定溶液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 —— 電池電動勢
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電極電位與溶液pH值之間的關(guān)系。在測量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 值每改變一個單位時，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 值的測量，pH 計中均設(shè)有溫度補(bǔ)償裝置。溫度的補(bǔ)償范圍通常在5—60℃之間。
以我們計量檢定的一臺pHS—73型pH計（測量精度為0.02級）為例，它的輸入電流、輸入阻抗引起的示值誤差和電計示值重復(fù)性這三項所測得的誤差值都符合計量檢定標(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
標(biāo)準(zhǔn)值（pH）
被檢電計的   -0.08     0.92      1.93    2 .95    3.96      4.97       5.98        7.00
實際值（pH）
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
標(biāo)準(zhǔn)值（pH）
被檢電計的    7.00      8.01      9.02    10.03   11.04    12.05    13.06      14.08
實際值（pH）
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計的溫度補(bǔ)償器是一個上面加有穩(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。其塑料旋鈕是靠兩個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)動該旋鈕，這樣很容易造成松動和錯位，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)面用銼刀銼出一個平面，裝上旋鈕后，使一個助螺釘頂住該平面（原來的螺釘是頂在軸面上，旋鈕易挪位），同時把另一個螺釘旋緊，從而杜絕旋鈕式溫度補(bǔ)償因松動錯位造成的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pH值的相應(yīng)電勢）對pH計的溫度補(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計經(jīng)過重新計量檢定后全部符合計量檢定標(biāo)準(zhǔn)。
綜上所述，旋鈕式溫度補(bǔ)償器較容易出現(xiàn)錯位故障。若pH示值以7 pH（零電勢pH值）為中心點時，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)償電壓來實現(xiàn)。
相關(guān)問題：
pH的溫度補(bǔ)償與25℃折算
這是兩個不同的概念。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，故分析儀要做到對任何溶液的pH值都折算到25℃是不可能的。