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pH博士課堂專欄 | 想測好pH,了解pH的溫度補償很重要!
溫度對溶液pH的影響
了解pH的溫度補償,需要先了解溫度對溶液pH的影響。
以pH標準緩沖溶液為例,從下面這張表可以看出1.680(@25℃)標準溶液,隨著溫度從低到高,pH值是慢慢變大的,而4.008(@25℃)標準溶液,pH值先是由大變小,再由小變大,但是9.184(@25℃)標準溶液,隨著溫度從低到高,pH值是慢慢變小的。
所以隨著溫度的變化,不同標準緩沖溶液的pH值變化趨勢是不一樣的。

電極校正
在使用標準溶液進行電極校正時,只有同時測量標準溶液的溫度,pH 計才能自動修正標準溶液的溫度影響,在電極校正時請注意必須選擇正確的標準溶液組。如果選錯標準溶液組,可能導(dǎo)致校正的誤差。
實際上,樣品溶液的種類繁多,有強酸、強堿、弱酸、弱堿,以及各種鹽溶液等等,溫度對不同溶液pH值的影響是不一樣的,所以除了標準溶液有溫度修正表之外,其他溶液沒有普遍性的溶液溫度系數(shù)。
其次溫度對pH電極的靈敏度(斜率)影響很大,pH的測量原理為能斯特方程,電極的斜率也就是能斯特方程的理論斜率k,它與溫度t直接相關(guān),有如下關(guān)系:

從表格可以看出,溫度變化的時候,理論斜率有非常明顯的差異。
pH溫度補償
通常我們所說的pH溫度補償,是將電極的斜率,補償?shù)疆斍皹悠窚y試溫度下的斜率,從而在同時測得溫度的情況下,pH計能夠精確地測量,并自動計算得到當前測試溫度下的pH值。
現(xiàn)在很多pH計都有自動溫度補償功能,提高了測試效率,大大減少了溫度變化對pH測量的影響,然而,pH測量的準確與否與整個測量系統(tǒng)的準確性,穩(wěn)定性和可靠性有很大的關(guān)系。
通常測量系統(tǒng)包含儀表和電極兩部分。
在儀表方面,品質(zhì)較差的儀表由于其電子元器件的穩(wěn)定性差,在環(huán)境溫度變化時mV的測量和溫度的測量,都可能引起較大的溫度漂移。
在電極方面,在品質(zhì)較差的電極中,溫度傳感器的準確度可能較差,而且響應(yīng)速度較慢,pH 的斜率和零點穩(wěn)定差容易偏離理論溫度特性,而且如果保存溫度太低還容易破損失效。
在儀表方面,梅特勒托利多擁有先進的專利(發(fā)明專利CN101135662B, 實用新型專利CN213990616U,發(fā)明專利US8036841B2等)測量電路,而且選用優(yōu)質(zhì)電子元器件,在工廠經(jīng)過嚴格的校準,保證了儀表的穩(wěn)定性和精度的一致性。
例如梅特勒托利多的發(fā)明專利(CN101109662B)具有大溫度量程內(nèi)精確測量溫度的優(yōu)點,還能測量PT100,PT1000,NTC30等不同類型的溫度傳感器,滿足不同溫度范圍和高精度pH測量的要求。

在電極方面, Ingold 博士早在1948年就開發(fā)了第一款復(fù)合電極。梅特勒托利多在電極領(lǐng)域不斷創(chuàng)新(專利EP3232187B1, CN107300580B, CN208443785U等), 逐漸開發(fā)了應(yīng)用于不同介質(zhì)、不同溫度范圍的電極,將準確性、可靠性和易用性做到了極致。

溫度補償?shù)姆椒ㄔ诶碚撋鲜蔷_的,然而,要想得到最精密的測量結(jié)果,要經(jīng)常進行電極的校正,還應(yīng)該使校準溶液的溫度與被測溶液的溫度盡量保持一致。