玻璃电极
玻璃电极(glass electrode)是离子选择性电极的一种,属于非晶体膜电极,玻璃电极包括对H+响应的pH值玻璃电极及对K+、Na+响应的pK、pNa玻璃电极。玻璃电极由电极腔体(玻璃管)、内参比溶液、内参比电极及敏感玻璃膜组成,其关键部分为敏感玻璃膜。
在一支玻璃管(或某种聚合物管)的下端,焊接一特殊质料的空心玻璃膜圆球,球内充0.1NHC1(或一定pH值的缓冲)溶液,浸入一支Ag-AgCl电极作内参比电极而成。使用时,将此电极浸入被测pH的溶液中,由于玻璃球内外均与溶液接触,且球内溶液的PH可视为不变,故玻璃内外层的电压,可用来计算溶液的PH值。此电极不受被测溶液中氧化剂、还原剂的干扰和各种“毒物”的影响,使用方便,但不适用于浓碱溶液。此外因玻璃膜的电阻较高,需配以电子管或晶体管伏特计进行测量。借助于玻璃电极专门用于测量溶液pH值的仪器,称为PH计或酸度计。
工作原理
玻璃电极的主要部分是一个玻璃泡,泡的下半部是对H+有选择性响应的玻璃薄膜,泡内装有pH一定的的内参比溶液,其中插入一支电极作为内参比电极,这样就构成了玻璃电极。玻璃电极中内参比电极的电位是恒定的,与待测溶液的pH无关。玻璃电极之所以能测定溶液pH,是由于玻璃膜产生的膜电位与待测溶液pH有关。玻璃电极在使用前必须在水溶液中浸泡一定时间。使玻璃膜的外表面形成了水合硅胶层,由于内参比溶液的作用,玻璃的内表面同样也形成了内水和硅胶层。当浸泡好的玻璃电极浸入待测溶液时,水合层与溶液接触,由于硅胶层表面和溶液的活度不同,形成活度差,H+便从活度大的一方向活度小的一方迁移,硅胶层与溶液中的建立了平衡,改变了胶-液两相界面的电荷分布,产生一定的相界电位。同理,在玻璃膜内侧水合硅胶层-内部溶液界面也存在一定的相界电位。
其相界电位可用下式表示:; 式中、分别表示外部溶液和内参比溶液的活度; 、分别表示玻璃膜外、内水合硅胶层表面的活度;、分别为由玻璃膜外、内表面性质决定的常数。因为玻璃膜内外表面性质基本相同,所以,又因为水合硅胶层表面的都被所代替,故,因此,由于内参比溶液活度 是一定值故:试,说明在一定的温度下玻璃电极的膜电位与试液的pH呈直线关系。
使用方法维护
PH玻璃电极的检查
(1)把PH玻璃电极与参比电极放入pH7.00的标准缓冲溶液中,当参比电极用甘汞电极时毫伏读数应为毫伏;用电极作参比电极时,读数应为毫伏;
(2)放入pH4.00的缓冲溶液中,读数应大于160毫伏;
(3)以玻璃电极为指示电极,甘汞电极为参比电极时,在25摄氏度pH值变化1个单位,其电压的变化为59毫伏。
(4)如果读数与上述范围不符,应进行清洗;
PH玻璃电极的使用
(1)使用新PH电极要进行调整,放在蒸馏水中浸泡一段时间,以便形成良好的水合层;浸泡时间与玻璃组成、薄膜厚度有关,一般新制电极及玻璃电导率低、薄膜较厚的电极浸泡时间以24小时为宜;反之浸泡时间可短些。最近生产的玻璃电极包括E—201—C型、65—1Q型复合电极,因玻璃质量与制作工艺的提高,其说明书上都注明初用或久置不用的电极,使用时只需在3N的氯化钾溶液或去离子水中浸泡2—10小时即可;
(2)测定某溶液之后,要认真冲洗,并吸干水珠,再测定下一个样品;
(3)测定时玻璃电极的球泡应全部浸在溶液中,使它稍高于甘汞电极的陶瓷芯端。
(4)测定时应用磁力搅拌器以适宜的速度搅拌,搅拌的速度不宜过快,否则易产生气泡附在电极上,造成读数不稳;
(5)测定有油污的样品,特别是有浮油的样品,用后要用或丙酮清洗干净,之后需用1.2mol/L盐酸冲洗,再用蒸馏水冲洗,在蒸馏水中浸泡平衡一昼夜再使用;
(6)测定浑浊液之后要及时用蒸馏水冲洗干净不应留有杂物;
(7)测定乳化状物的溶液后,要及时用洗涤剂和蒸馏水清洗电极,然后浸泡在蒸馏水中;
(8)玻璃电极的内电极与球泡之间不能存在气泡,若有气泡可轻甩点即让气泡逸出。
PH玻璃电极的维护
(1)如果电极上粘有油污,可用浸有或丙的棉花轻擦。然后放入0.1mol/L溶液中浸洗12小时,再用蒸馏水反复冲洗;
(2)平时常用的PH电极,短期内放在PH4.00缓冲溶液中或浸泡在蒸馏水中即可。长期存放,用PH7.00缓冲溶液或套上橡皮帽放在盒中。