原理指示电极玻璃电极参比电极甘汞电极pHpHK
PH电极原理
关于pH的基础知识和pH电极的使用和维护pH的概念氢离子浓度指数的数值俗称“pH值”。
表示溶液酸性或碱性程度的数值，即所含氢离子浓度的常用对数的负值。
如果某溶液所含氢离子的浓度为每升0.00001克，它的氢离子浓度指数就是5。
氢离子浓度指数一般在0-14之间，当它为7时溶液呈中性，小于7时呈酸性，值越小，酸性越强；大于7时呈碱性，值越大，碱性越强。
pH是1909年由丹麦生物化学家Soren Peter Lauritz Sorensen提出。
p来自德语Pot enz(means potency, power)，意思是浓度、力量，H（hydrogen ion）代表氢离子(H+)；有时候pH也被写为拉丁文形式的Pondus hydrogenii（Pondus=压强、压力，hydrogenii=氢）。
pH是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。
pH 值越趋向于0表示溶液酸性越强，反之，越趋向于14表示溶液碱性越强，在常温下，pH= 7的溶液为中性溶液。
水的电离和水的离子积常数水的电离为了便于理解和说明pH，首先阐述一下水的电离和水的离子积常数。
水的电离≒H3O+ + OH-，简写为H2O≒H+ + OH-，是一个吸热过程。
水的电离受温度影响，加酸加碱都能抑制水的电离。
水的电离是水分子与水分子之间的相互作用而引起的，因此极难发生。
实验测得，25℃时1L纯水中只有1×10^(-7)mol的水分子发生电离。
由水分子电离出的H+和OH-数目在任何情况下总相等。
25℃时，纯水中[H+]=[O H-]=1×10^(-7)mol/L.水是一种极弱的电解质，可以发生微弱的电离，其电离方程式为：H2O+H2O水的离子积常数[H+]·[OH-]=K(W)，其中K(W)称作水的离子积常数,简称水的离子积; [H+]和[OH-]是分别是指整个溶液中氢离子和氢氧根离子的总物质的量浓度.K(W)只随温度变化而变化,是温度常数.如25℃,[H+]=[OH-]=1×10^(-7)mol/L,K(W)=1×10^(-14);100℃时,[H+]=[OH-]=1×10^(-6)mol/L,K(W)=1×10^(-12).溶液的酸碱性和pH溶液酸性、中性或碱性的判断依据是：[H+]和[OH-]的浓度的相对大小．在任意温度时溶液[H+]>[OH-]时呈酸性，[H+]=[OH-]时呈中性，[H+]<[OH-]时呈碱性．但当溶液中[H +]、[OH-]较小时，直接用[H+]、[OH-]的大小关系表示溶液酸碱性强弱就显得很不方便．为了免于用氢离子浓度负冥指数进行计算的繁琐，丹麦生物化学家泽伦森（Soernsen）在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替，并定义为"pH"。
作业解答2(电位法、伏安法、库仑法)
~ 1 ~第三章 电位分析法p.147~1491、电位测定法的根据是什么?答：对于一个氧化还原体系：Ox + ne- = Red根据能斯特方程式：E = E 0Ox/Red + TR/nF log (a Ox /a Red )对于纯金属，活度为1，故上式变为： 可见，测定了电极电位，即可测定离子的活度(或浓度)，这就是电位测定法的理论依据。
2、何谓指示电极及参比电极？试各举例说明其作用。
答：指示电极：用来指示溶液中离子活度变化的电极，其电极电位值随溶液中离子活度的变化而变化，在一定的测量条件下，当溶液中离子活度一定时，指示电极的电极电位为常数。
例如测定溶液pH 时，可以使用玻璃电极作为指示电极，玻璃电极的膜电位与溶液pH 成线性关系，可以指示溶液酸度的变化。
参比电极：在进行电位测定时，是通过测定原电池电动势来进行的，电动势的变化要体现指示电极电位的变化，因此需要采用一个电极电位恒定，不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化的电极作为基准，这样的电极就称为参比电极。
例如，测定溶液pH 时，通常用饱和甘汞电极作为参比电极。
3、试以pH 玻璃电极为例简述膜电位的形成。
答：玻璃电极的基本结构是由特殊玻璃制成的薄膜球，球内贮以0.1mol/LHCl ，作为恒定pH 值的内参比溶液，并插入镀有AgCl 的Ag 丝，构成 Ag/AgCl 内参比电极。
内参比电极电位是恒定的，与被测溶液的pH 值无关。
在硅酸盐玻璃中，Si 一O 键在空间形成网状结构的骨架，各种金属离子则按照配位数的规律，与氧原子以离子键的方式结合，存在于网状空间结构的空隙之中。
当pH 玻璃电极经过水浸泡后形成硅胶层，网状结构中存在的金属离子就与水生成水化离子进入溶液，它们的位置就被来自溶液中的水合氢离子所替代，硅胶层中的H +也能与溶液中的H + 进行交换。
硅胶层与溶液的界面之间，由于离子交换而产生了电位差，在交换过程中硅胶层得到或失去H + 都会影响界面上的电位。
原理指示电极玻璃电极参比电极甘汞电极pHpHK
• 再将两个电极一起插入未知的待测溶
（-）玻璃电极︱待测溶液‖饱和甘汞电极 (+)
EX 常数＋0.059pH X
EX ES 0.059 ( pH X pH S )
pH
X
pH S
Es Ex 0 . 059
32
二、应用
• 优点：
– 用pH计测定溶液的pH不受氧化剂、还原剂或其 它活性物质存在的影响，可用于有色物质，胶体 溶液或浑浊溶液
涉及双电层，不涉及电极反应：表面张力 及非Faraday阻抗测定
涉及电极反应：电位分析、电解分析、库 仑分析、极谱和伏安分析
4
理论依据：Nernst 方程 特点：选择性好、操作简便、分析速度快、测量 范围较宽（4 ~ 6个数量级）、易实现自动分析 方法： 直接电位法 电位滴定法 仪器：电位计和化学电池
– 如银-氯化银电极
– 电极反应和电极电位为：
AgCl + e → Ag + Cl-
Ag︱AgCl
0 - 0.059lg Cl -
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3、惰性金属电极
• 将惰性金属（铂或金）插入含有某氧化态和还 原态电对的溶液中组成的电极
– 应用：测定氧化型、还原型浓度或比值 – 惰性金属不参与电极反应，仅起传递电子的作用
• 5. 玻璃电极膜很薄，使用时要格外小心，以免碰碎。 • 6. 玻璃电极的清洗：
– 沾有油污，可用5%～10%的氨水或丙酮清洗；在含蛋白 质溶液或胶质溶液中测定后，可用1mol/LHCl溶液清洗。 清洗电极时不可用脱水溶剂（如铬酸洗液、无水乙醇、 浓硫酸等），以免破坏电极的功能。
• 7. 玻璃电极不能用于含氟离子溶液的测定。
pH玻璃电极
将电极浸入pH=4.003或pH=9.182的标准缓冲溶液瓶， 摇动瓶子，待平衡后调斜率旋钮，至显示4.00或9.18 保持斜率、定位旋钮不动, 取出电极并用蒸馏水洗干净，并用洁净滤纸吸干水分，放 入保护液中.
pH玻璃电极
1.强酸性食品：蛋黄、乳酪、白糖做的西点 或柿子、乌鱼子、柴鱼等。 2.中酸性食品：火腿、培根、鸡肉、鲔鱼、 猪肉、鳗鱼、牛肉、面包、小麦、 奶油、马肉等。 3.弱酸性食品：白米、落花生、啤酒、酒、 油炸豆腐、海苔、文蛤、章鱼、 泥鳅。
4.弱碱性食品：红豆、萝卜、苹果、甘蓝菜、 洋葱、豆腐等。 5.中碱性食品：萝卜干、大豆、红萝卜、蕃茄、 香蕉、橘子、番瓜、草莓、 蛋 白、 梅干、柠檬、菠菜等。 6.强碱性食品：葡萄、茶叶、葡萄酒、海带芽、海带等。
pH玻璃电极
(6)玻璃电极在碱性和酸性溶液中还会产生碱 误和酸误。因此必须规定在pH3～pH10范 围内检测
pH玻璃电极
3.pH的应用
➢ 血液测定
食物代谢产生的各类酸碱性物质将直接进入体液人体， 体液pH都必须维持在一定范围内 (如血液的pH在7.4左 右，呈弱碱性)。由于血液中有缓冲系统能调节酸碱性， 再加上机体肺、肾等器官的调节作用，使体液pH维持 在一狭小范围内(血液的pH在7.35～7.45之间)，如果机 体某一方面调节作用出现障碍，体内酸(碱)聚集过多， 将会出现酸(碱)中毒，情况严重时甚至会危及生命。 糖尿病酮症酸中毒(DKA) 诊断需要测其pH值旨在 了解 影响DKA患者发病、 存活率及预后的因素， 为临床上 诊治DKA提供参考。
pH玻璃电极 的简介及应用
pH玻璃电极
【PH计】PH计工作原理及保养问题 PH计维护和修理保养
【PH计】PH计工作原理及保养问题 PH计维护和修理保养PH计是测量和反应溶液酸碱度的紧要工具，PH计的型号和产品多种多样，显示方式也有指针显示和数字显示两种可选，但是无论PH计的类型如何变化，它的工作原理都是相同的，其主体是一个精密的电位计。
PH计的结构1、一个参比电极；2、一个玻璃电极，其电位取决于四周溶液的pH；3、一个电流计，该电流计能在电阻极大的电路中测量出微小的电位差。
以下是分别说明各部件的紧要功能：1、参比电极的基本功能是维持一个恒定的电位，作为测量各种偏离电位的对比。
银—氧化银电极是目前pH中常用的参比电极。
2、玻璃电极的功能是建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差。
把对pH敏感的电极和参比电极放在同一溶液中，就构成一个原电池，该电池的电位是玻璃电极和参比电极电位的代数和。
E电池=E参比+E玻璃，假如温度恒定，这个电池的电位随待测溶液的pH变化而变化，而测量pH计中的电池产生的电位是困难的，因其电动势特别小，且电路的阻抗又特别大1—100MΩ；因此，必需把信号放大，使其足以推动标准毫伏表或毫安表。
3、电流计的功能就是将原电池的电位放大若干倍，放大了的信号通过电表显示出，电表指针偏转的程度表示其推动的信号的强度，为了使用上的需要，pH电流表的表盘刻有相应的pH数值；而数字式pH计则直接以数字显出pH值。
pH计的保养1.pH计玻璃电极的贮存pH计短期内不用时，可充分浸泡在饱和KCl溶液中。
但若长期不用，应将其干放，切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗。
2.pH玻璃电极的清洗玻璃电极球泡受污染可能使电极响应时间加长。
可用CCl4或皂液揩去污物，然后浸入蒸馏水一昼夜后连续使用。
污染严重时，可用5%HF溶液浸10～20分钟，立刻用水冲洗干净，然后，浸入0.1N HCl溶液一昼夜后连续使用。
3.玻璃电极老化的处理玻璃电极的老化与胶层结构渐进变化有关。
旧电极响应迟缓，膜电阻高，斜率低。
pH指示电极、参比电极、pH复合电极的概念、组成和分类
pH指示电极、参比电极、pH复合电极的概念、组成和分类一、pH指示电极对溶液中氢离子活度有响应，电极电位随之而变化的电极称为pH指示电极或pH测量电极。
pH指示电极有氢电极、锑电极和玻璃电极等几种，但最常用的是玻璃电极。
玻璃电极是有玻璃支杆，以及由特殊成份组成的对氢离子敏感的玻璃膜组成。
玻璃膜一般呈球泡状，球泡内充入内参比溶液，插入内参比电极（一般用银/氯化银电极），用电极帽封接引出电线，装上插口，就成为一支pH指示电极。
单独一支pH指示电极是无法进行测量的，它必须和参比电极一起才能测量。
二、参比电极对溶液中氢离子活度无响应，具有已知和恒定的电极电位的电极称为参比电极。
参比电极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和银/氯化银电极等几种。
最常用的是甘汞电极和银/氯化银电极。
参比电极在测量电池中的作用是提供并保持一个固定的参比电势，因此对参比电极的要求是电势稳定、重现，温度系数小，有电流通过时极化电势小。
三、pH复合电极将pH玻璃电极和参比电极组合在一起的电极就称为pH复合电极。
外壳为塑料的就称为塑壳pH复合电极。
外壳为玻璃的就称为玻璃pH复合电极。
复合电极的最大优点是合二为一，使用方便。
pH复合电极的结构主要由电极球泡、玻璃支持杆、内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导线、插口等组成。
⑴电极球泡：它是由具有氢功能的锂玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在0.1～0.2mm 左右，电阻值<250兆欧（25℃）。
⑵玻璃支持管：是支持电极球泡的玻璃管体,由电绝缘性优良的铅玻璃制成，其膨胀系数应与电极球泡玻璃一致。
⑶内参比电极：为银/氯化银电极，主要作用是引出电极电位，要求其电位稳定，温度系数小。
⑷内参比溶液：零电位为7pH的内参比溶液，是中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液，玻璃电极与参比电极构成电池建立零电位的pH值，主要取决于内参比溶液的pH值及氯离子浓度。
⑸电极塑壳：电极塑壳是支持玻璃电极和液接界，盛放外参比溶液的壳体，由PPS塑压成型。
PH电极原理
关于pH的基础知识和pH电极的使用和维护pH的概念氢离子浓度指数的数值俗称“pH值”。
表示溶液酸性或碱性程度的数值，即所含氢离子浓度的常用对数的负值。
如果某溶液所含氢离子的浓度为每升0.00001克，它的氢离子浓度指数就是5。
氢离子浓度指数一般在0-14之间，当它为7时溶液呈中性，小于7时呈酸性，值越小，酸性越强；大于7时呈碱性，值越大，碱性越强。
pH是1909年由丹麦生物化学家Soren Peter Lauritz Sorensen提出。
p来自德语Pot enz(means potency, power)，意思是浓度、力量，H（hydrogen ion）代表氢离子(H+)；有时候pH也被写为拉丁文形式的Pondus hydrogenii（Pondus=压强、压力，hydrogenii=氢）。
pH是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。
pH 值越趋向于0表示溶液酸性越强，反之，越趋向于14表示溶液碱性越强，在常温下，pH= 7的溶液为中性溶液。
水的电离和水的离子积常数水的电离为了便于理解和说明pH，首先阐述一下水的电离和水的离子积常数。
水的电离≒H3O+ + OH-，简写为H2O≒H+ + OH-，是一个吸热过程。
水的电离受温度影响，加酸加碱都能抑制水的电离。
水的电离是水分子与水分子之间的相互作用而引起的，因此极难发生。
实验测得，25℃时1L纯水中只有1×10^(-7)mol的水分子发生电离。
由水分子电离出的H+和OH-数目在任何情况下总相等。
25℃时，纯水中[H+]=[O H-]=1×10^(-7)mol/L.水是一种极弱的电解质，可以发生微弱的电离，其电离方程式为：H2O+H2O水的离子积常数[H+]·[OH-]=K(W)，其中K(W)称作水的离子积常数,简称水的离子积; [H+]和[OH-]是分别是指整个溶液中氢离子和氢氧根离子的总物质的量浓度.K(W)只随温度变化而变化,是温度常数.如25℃,[H+]=[OH-]=1×10^(-7)mol/L,K(W)=1×10^(-14);100℃时,[H+]=[OH-]=1×10^(-6)mol/L,K(W)=1×10^(-12).溶液的酸碱性和pH溶液酸性、中性或碱性的判断依据是：[H+]和[OH-]的浓度的相对大小．在任意温度时溶液[H+]>[OH-]时呈酸性，[H+]=[OH-]时呈中性，[H+]<[OH-]时呈碱性．但当溶液中[H +]、[OH-]较小时，直接用[H+]、[OH-]的大小关系表示溶液酸碱性强弱就显得很不方便．为了免于用氢离子浓度负冥指数进行计算的繁琐，丹麦生物化学家泽伦森（Soernsen）在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替，并定义为"pH"。
参比电极和指示电极
参比电极和指示电极1. 参比电极
(1) 甘汞电极
甘汞电极是金属汞和Hg2Cl2及KCl溶液所组成的电极。
半电池的组成：Hg，Hg2Cl2(固)|KCl(αCl-)溶液
电极反应：Hg
2Cl
2
+2e
-
F 2Hg+2Cl
-
电极电位: ΦHg
2Cl
2/Hg
=Φ
θ -0.059lgα
Cl-
（2）银-氯化银电极
2．指示电极
（1）玻璃电极
（2）氟电极
使用前，将其在0.001mol/L NaF溶液中浸泡1~2h，再用去离子水清洗，直至它在去离子水中的电位为300mV左右。
3. 离子选择性电极的特性
(1) 能斯特响应与检测限
(2) 选择性系数K ij：表示电极选择性好坏的性能指标，离子选择性电极不仅对待测离子有响应，而且对共存的其他离子也能产生膜电位。
如玻璃电极测pH 值时，除了对H+有响应外，对Na+也能产生响应，称Na+为干扰离子。
K ij通常小于1，其意义为在实验条件下相同时，产生相同电位的待测离子活度a i与干扰离子活度a j的比值a i/a j。
利用K ij可计算在j离子共存下，测定i离子所带来的误差：。
电化学分析仪
第一章 电化学分析仪的使用电化学分析是利用被分析物质在电化学电池中的电化学特性而建立起来的分析方 法，是仪器分析的一个重要分支。
电化学分析法主要有电位分析法（potentiomet ery）、 库仑分析法（coulometry）、极谱分析法（polarographic analysis）、电导分析法 （conductometry）及电解分析法（eldctroanalysis）等。
电化学分析法的灵敏度、选择 性和准确度都很高，测定范围也广（如电位分析法及微库仑法用于测定微量组分的测 定；电解分析法、电位滴定法用于常量组分的分析）。
每一种电化学分析法都有相应的仪器，如电位分析仪、库仑分析仪、电导仪、酸 度计等。
电化学分析的仪器设备较简单，价格低廉，仪器的调试和操作都较简单。
以测量化学电池两电极的电位差或电位差变化为基础的化学分析方法称为电位分 析法。
用作电位分析的仪器称为电位分析仪。
电位分析仪主要有电位差计、pH 计（酸 度计）、离子计（pX 计）、电位滴定仪（potentiometric titrator）等。
根据法拉第电解定律由电解某种物质所需的电量来确定该物质含量的方法称为库 仑分析法。
按电解方式以及电量测量方式的不同，库仑分析法分为控制电位库仑法、 恒电流库仑法及动态库仑法。
恒电流库仑分析法又称控制电流库仑分析法或库仑滴定 法。
动态库仑分析法又称微库仑分析法，它是一种新型的库仑分析法。
在测定过程中， 其电位和电流都是不恒定的，而是根据被测物质浓度变化，应用电子技术进行自动调 节，其准确度、灵敏度和自动化程度更高，更适合作微量分析。
用作微库仑分析的仪 器称为微库仑仪。
限于篇幅，本章只介绍酸度计、离子计、电位滴定仪和微库仑仪。
第一节 酸度计和离子计的使用测定溶液 pH 值的仪器是酸度计 （又称 pH 计）， 是根据 pH 的实用定义设计而成的。
测定溶液中待测离子的活（浓）度的仪器是离子计。
酸度计（pH 计）和离子计（pX 计） 由于都是测量具有高内阻化学电池两电极间的电动势， 因此其结构原理基本相同， 甚至往往同一台仪器具有多种功能，既可测量 pH 值、 pX 值，又可测量 mV 值。
酸度计的原理
酸度计的原理、使用方法及注意事项(一)酸度计原理用酸度计进行电位测量是测量pH最精密的方法。
pH计由三个部件构成：(1) 一个参比电极；(2) 一个玻璃电极，其电位取决于周围溶液的pH；(3) 一个电流计，该电流计能在电阻极大的电路中测量出微小的电位差。
由于采用最新的电极设计和固体电路技术，现在最好的pH可分辨出0.005pH单位。
参比电极的基本功能是维持一个恒定的电位，作为测量各种偏离电位的对照。
银-氧化银电极是目前pH中最常用的参比电极。
玻璃电极的功能是建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差。
把对pH敏感的电极和参比电极放在同一溶液中，就组成一个原电池，该电池的电位是玻璃电极和参比电极电位的代数和。
E电池＝E参比 +E玻璃，如果温度恒定，这个电池的电位随待测溶液的pH变化而变化，而测量pH计中的电池产生的电位是困难的，因其电动势非常小，且电路的阻抗又非常大(1－100MΩ )；因此，必须把信号放大，使其足以推动标准毫伏表或毫安表。
电流计的功能就是将原电池的电位放大若干倍，放大了的信号通过电表显示出，电表指针偏转的程度表示其推动的信号的强度，为了使用上的需要，pH电流表的表盘刻有相应的pH数值；而数字式pH计则直接以数字显出pH值。
(二)酸度计调试实验室常用的pH计有老式的国产雷磁25型酸度计(最小分度0.1单位)和pHS-2型酸度计(最小分度0.02单位)，这类酸度计的pH值是以电表指针显示。
新式数字式pH计有国产的科立龙公司的KL系列，其设定温度和pH值都在屏幕上以数字的形式显示。
无论哪种pH计在使用前均需用标准缓冲液进行二重点校对。
首先阅读仪器使用说明书，接通电源，安装电极。
在小烧杯中加入pH值为7.0的标准缓冲液，将电极浸入，轻轻摇动烧杯，使电极所接触的溶液均匀。
按不同的pH计所附的说明书读取溶液的pH值，校对pH计，使其读数与标准缓冲液(pH7.0)的实际值相同并稳定；然后再将电极从溶液中取出并用蒸馏水充分淋洗，将小烧杯中换入pH4.01或0.01的标准缓冲液，把电极浸入，重复上述步骤使去电极上顶端的橡皮塞，从毛细管中流出少量的氯化钾溶液，使测定结果可靠。
参比电极甘汞电极
(BDM)理论 (1963年)
考虑吸附溶剂分子的影响
p.365
solid e e
Metal atom Hydrate cation
liquid
e
bulk solid
2-20 Å
nm~m
bulk liquid
Hydrate anion
Au(111) surface in 0.5 M H2SO4 under potential control
Pt, H 2 ( P ) | HCl(a), AgCl(s) | Ag
o
五.电极电势的测定
单个电极的电势至今还不能由实验 直接测定
1953年IUPAC建议采用氢标电极电势
(一). 标准氢电极||测量电极(+)
Pt | H2 ( p ) | H (aH 1) || Cu (aCu 2 ) | Cu, Pt()
El El (1) El ( 2)
(t K
C '1 1, C '2
t K tCl
C’1和C’2 为从盐桥扩散至 溶液1,2 的KCl的浓度
El 0
1 mV
由 30 mV
三.电极电势(电极电位)
Electrode Potential
(固/液界面)Solid/Liquid Interfaces
a2=a1
丹 尼 尔 电 池 (1836年)
不 可 逆 过 程
两种组成相同的I-I价型电解质 的不同浓度的液界电势：
El E有 E无
RT (ai )1 (t t ) ln F (ai ) 2
ai a 代之
土壤ph测定实验报告
土壤ph测定实验报告土壤ph值的测定实验报告土壤地理学实验报告填写日期:教师评分教师签名日期篇二:实验六土壤PH值测定实验六、土壤PH值的测定1 实验目的和意义测定土壤PH值是非常必要的，因为土壤PH值是土壤的重要的基本性质，也是影响土壤肥力的因素之一。
它对土壤的肥力状况，微生物活动及作物的生长都有着密切的关系。
土壤PH与很多项目的分析方法和分析结果也都有着密切的联系也是审查其它项目结果的一个依据。
2 实验仪器:PH酸度计，烧杯，量筒，玻璃电极，饱和甘汞电极，玻棒 2 实验原理和方法电位法土壤PH值测定方法中，电位法测定的精确度较高，PH值误差在0.02左右。
? 测定原理它的原理是用水溶液提取土壤中水溶性的H，应用玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极，共同插入溶液中，即构成了电池反应。
这时两极间形成了一个电位差，由于甘汞电极的电位是固定的，该电位差的大小取决于溶液中H的活度(溶液中有水中的H和土壤中的H，这两种H相互交换，称之为活度。
)H活度的负对数值为PH值。
这个值可以从仪器屏幕上直接读写。
? 测定方法Δ 用天平称取过1mm筛的风干土样2份各15克，分别置于50ml烧杯中。
Δ用量筒量取40ml纯水，于烧杯中。
用磁力搅拌机搅拌5分钟左右。
另用量筒量取1 M KCl 溶液置于另一烧杯中。
用磁力搅拌机搅拌5分钟左右。
Δ 用PHs―3C型数字酸度计测定，测定前先要进行标定。
读出数据填写在实验报告中。
把玻璃电极的球泡浸入到待测土样的的下部悬浊溶液中，轻微摇动，待读数稳定记录待测液的PH值。
? 实验结果篇三:土壤实验报告及方法模板土壤试验分析技术实验报告姓名: 学号: 专业: 授课教师:实验一土壤样品的制备及土壤水分的测定1. 意义分析森林土壤的目的是为森林土壤资源的管理提供科学依据。
土壤样品的制备是对土壤进行分析测试前的前期处理工作。
田间或林地的土壤水分状况的好坏，是土壤肥力高低的重要标志之一。
测定吸湿水的意义，在于所有土壤分析的结果，都以无水烘干土重为基数来计算，通过吸湿水的测定还可以间接地了解土壤的某些物理性质，如机械组成、土壤结构等。
参比电极与指示电极
电极反应：
半电池符号：Ag，AgCl(固)∣KCl 电极电位（25℃）： EAgCl/Ag = EAgCl/Ag - 0.059lgaCl-
表11.2 银-氯化银电极的电极电位（25℃）
0.1mol/LAg-AgCl 电极 标准 Ag-AgCl 电极
饱和 Ag-AgCl 电极
KCl 浓度
0.1 mol / L
水浸泡时，表面的Na+与水中的H+交换，表面形成水合硅胶 层 。玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸泡
玻璃膜电位的形成：
玻璃电极在水溶液中浸泡，形成一个三层结构
水化硅胶层具有界面，构成单独的一相，厚度一般为0.01～10μm。
玻璃上的Na+与溶液中的H+发生离子交换而产生相界电位。 水化层表面可视作阳离子交换剂
1.0 mol / L
饱和溶液
电极电位（V）
+0.2880
+0.2223
+0.2000
t 温度校正,(标准Ag-AgCl电极), ℃时的电极电位为：
Et= 0.2223- 6×10-4(t-25) (V)
指示电极
1.第一类电极──金属-金属离子电极
如: Ag-AgNO3电极(银电极)，Zn-ZnSO4电极(锌电极)等。 电极反应为：
指示电极与参比电极
李鑫 1210613101 朱诚锐 1210115130
Concepts
指示电极(indicator electrode) 指示待测溶液中离子活度变化的电极。
参比电极(reference electrode) 在测量电极电位时用来提供电位标准的电极
参比电极
1.标准氢电极（SHE) 电位值为零(任何温度) 基准——是测定所有电极的电极电位的参比电极。 电极反应 半电池符号为 Pt，H2(p)︱H+(aq，a=1.0mol·L-1)
第十章 电位法及双指示电极电流滴定法解读
3．电解池： （阳）Cu ︱Cu2+(1mol/L)‖ Zn2+(1mol/L)︱Zn （阴） 电极反应——外加电压 （阴极）Zn极 Zn2+ + 2e Zn （还原反应）
（阳极）Cu极
电池反应 Zn2+ + Cu
Cu - 2e
Cu 2+ （氧化反应）
Zn + Cu2+ （被动氧化还原反应）
（三）几个概念
应用：测定配体阴离子 例： Hg│HgY2－（a1），Y4－（a2）， HgY2－＋2e = Hg＋Y4－ E＝E0HgY2－／Hg＋0.059/2 lgaHgY2-
3. 第三类电极
当金属 - 金属配合物电极体系中同时存在另一能与 EDTA 形成配合物的金属离子，且该配合物的稳定性 小于 HgY2 － ，则此电极体系就成为该金属离子的指 示电极。 应用：测定金属离子 例： Hg│HgY2－（a1），CaY2－（a2），Ca2＋（a3） 该电极体系涉及三步反应：
I为通过电池的电流强度，I· r为在 电池内阻（r）产生的电压降
E＋表示原电池正极（阴极）的电极电位， E－表示原电池负极（阳极）的电极电位
** 由于电池内阻的存在，要求测量电池电动势在零电流
或仅有微弱电流通过的条件下进行，即I→0，则I·r→0。 在此条件下，电池电动势的大小只与指示电极、参比 电极的电极电位及液接电位有关。
E＝K±
2.303RT lg a nF
特点（区别以上四种）： （1）无电子转移，靠离子扩散和离子交换产生膜电位 （2）对特定离子具有响应，选择性好
** 对指示电极的要求： 电极电位与待测离子浓度或活度关系符合Nernst方程。
玻璃电极和甘汞电极
玻璃电极和甘汞电极区别一般用玻璃电极作为指示电极，甘汞电极作为参比电极。
玻璃电极头部由特殊的敏感薄膜制成，对氢离子有敏感作用，当它插入被测溶液中，其电位随被测液中氢离子的浓度和温度而改变。
甘汞电极作为参比电极，其电位不随被测液中氢离子浓度而改变。
玻璃电极定义：利用薄玻璃膜将两种溶液隔离而产生电势差的电极，常用于测量溶液pH值。
用对氢离子活度有电势响应的玻璃薄膜制成的膜电极，是常用的氢离子指示电极。
玻璃电极它通常为圆球形，内置0.1mol/L盐酸和氯化银电极或甘汞电极。
使用前浸在纯水中使表面形成一薄层溶胀层，使用时将它和另一参比电极放入待测溶液中组成电池，电池电势与溶液pH 值直接相关。
由于存在不对称电势、液接电势等因素，还不能由此电池电势直接求得pH值，而采用标准缓冲溶液来“标定”，根据pH的定义式算得。
玻璃电极不受氧化剂、还原剂和其他杂质的影响，pH测量范围宽广，应用广泛。
PH玻璃电极的使用方法和维护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0+/-30毫伏；用Ag/AgCl电极作参比电极时，读数应为0+/-80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，其电位差的变化为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KCL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。
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3．银-氯化银电极（二级参比电极）： 电极表示式 Ag︱AgCl︱Cl电极反应式 AgCl + e → Ag + Cl-
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三、电极电位的测量方法 将指示电极与参比电极插入待测物质的溶液中组成原
电池，测出原电池的电动势，求出指示电极的电极电位。 根据指示电极的电极电位与被测物浓度之间的关系求出 待测物的浓度。
SCE 0.2412V
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饱和甘汞电极结构图 电极电位不随待测离子浓度的变化而变化的电极叫做参比电极，即φ与C无关。
如：Ag-Ag+电极，电极电位的大小取决于溶液中金属离子的浓度。 三、电极电位的测量方法 常见的金属基电极有如下几种： 金属基体是电子转移的通道。 1）无电子转移，靠离子扩散和离子交换产生膜电位 2．饱和甘汞电极：由Hg和甘汞糊，及饱和KCl溶液组成。
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（1）金属-金属离子电极： 金属插入该金属离子的溶液中组成的电极。如：Ag-
Ag+电极，电极电位的大小取决于溶液中金属离子的浓 度。 例：Ag︱Ag+
Ag+ + e → Ag
0.059 lg aAg ' 0.059 lg CAg
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（2）金属-金属难溶盐电极： 由金属与其难溶盐和相应的阴离子溶液组成的电极，如 Ag-AgCl电极，电极电位的大小取决于溶液中阴离子 的浓度。 例：Ag︱AgCl︱ClAgCl + e → Ag + Cl-
0.059 lg aCL ' 0.059 lg CCL
参比电极与指示电极
电极电位：（25℃）
O E Hg 2Cl/Hg E Hg 2 Cl/Hg
2
0.059 a( Hg 2Cl 2 ) lg 2 2 a ( Hg ) a 2 (Cl )
O E Hg 2Cl/Hg E Hg 0.059 lg a(Cl ) 2 Cl/Hg
2
当电极内溶液的Cl-活度一定，甘 汞电极电位为定值，故可作参比电极。
E膜 = E外 - E内 = 0.059 lg( a1 / a2）
如果: a1= a2 ，则理论上E膜=0，但实际上E膜≠0
产生的原因: 玻璃膜内、外表面含钠量、表面张力以及 机械和化学损伤的细微差异所引起的。长时间浸泡后（24hr） 恒定（1～30mV）；
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讨论:
（4）高选择性 ：膜电位的产生不是电子的得失。其它
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11.2.2
指示电极
pH玻璃电极是一种非晶体膜电极，玻璃膜的组成不同可制成 对不同阳离子响应的玻璃电极。
H+响应的玻璃膜电极：敏感膜是在SiO2基质中加入Na2O、 Li2O和CaO烧结而成的特殊玻璃膜。厚度约为0.05mm。 水浸泡时，表面的Na+与水中的H+交换，表面形成水合硅胶 层 。玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸泡。
M
电极电位为： EMn+ /M = E Mn+ /M - 0.059lgaMn+ 第一类电极的电位仅与金属离子的活度有关。
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11.2.2
指示电极
2.第二类电极──金属-金属难溶盐电极 二个相界面,其通式为： M MX X n- 。
常见的有甘汞电极和银-氯化银电极。
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11.2.2
自来水中pH值测定
自来水中pH值测定
一、实验原理
以玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极（或直接用复合电极），插入待测溶液中组成原电池，该原电池的电动势大小与溶液的pH符合如下关系。
E = E0－0.059 pH (25 ℃)
利用酸度计或离子计测定电池的电动势（可直接表示为pH）,可测得溶液的pH 值。
二、实验目的
1．掌握自来水中pH值测定方法和操作技能；
2．学会pH计及电极的维护和使用方法；
3．熟悉及规范实验操作。
三、仪器与试剂
1. 仪器：水浴锅，酸度计，复合电极（或玻璃电极，甘汞电极）；
2. 试剂：pH＝4.00/6.86/9.18的标准缓冲溶液。
四、步骤
1.标准缓冲溶液配置
配置pH分别为4.00、6.86和9.18、、的标准缓冲溶液各250mL;
2.酸度计使用前准备接通酸度计电源，预热20min
3.酸度计的校准(两点校正法);
根据待测样品的pH值,选择两种缓冲溶液进行校准;
4.测量待测样品的pH值,平行测定两次,记录实验结果
5.实验结束工作
(1)关闭酸度计电源;
(2)将pH电极用蒸馏水洗净并擦干,保存在3M的氯化钾中;
五、注意事项
1酸度计电极必须保持清洁。
2缓冲溶液配置必须准确。
3样品必须用无CO2的蒸馏水稀释,配置后立即测量。
4.注意用电安全，合理处理废液。
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• 一、定义： –根据物质在溶液中的电化学性质及其变化 来进行分析的方法称为电化学分析法 （electrochemical analysis）。
• 二、分类：根据测定的电化学参数不同 –（一）电导分析法 –（二）电解分析法 –（三）伏安分析法 –（四）电位分析法
3
IUPAC分类：
不涉及双电层及电极反应：如电导分析及 高频测定
11
**对参比电极的要求
• 1 电极电位稳定，可逆性好 • 2 重现性好 • 3 使用方便，寿命长
12
二、指示电极
• 指示电极（indicator electrode） ： – 电极电位随电解质溶液的浓度或活度变化 而改变的电极
• 分类
– 金属基电极 – 离子选择性电极
13
（一）金属基电极
定义：金属基电极是以金属为基体 的电极
玻 AgCl / Ag 膜 AgCl / Ag K 0.0592 pH
– 故298.15K时，玻璃电极的电极电位为：
玻 K玻 0.0592 pH
– 与pH成线性关系，因而可用于测定溶液pH
22
(三)性能
• 1.只对H+有选择性响应，可以测定[H+]
• 2.转换系数或电极斜率：溶液中pH变化一个单位引起 玻璃电极的电位变化
– 如银-氯化银电极
– 电极反应和电极电位为：
AgCl + e → Ag + Cl-
Ag︱AgCl
0 - 0.059lg Cl -
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3、惰性金属电极
• 将惰性金属（铂或金）插入含有某氧化态和还 原态电对的溶液中组成的电极
– 应用：测定氧化型、还原型浓度或比值 – 惰性金属不参与电极反应，仅起传递电子的作用
8
参比电极
Ag/AgCl电极 饱和甘汞电极
汞 氯化亚汞 饱和AgCl的饱和KCl
涂敷AgCl的Ag丝
多孔物质
多孔陶瓷塞
饱和KCl 多孔陶瓷塞
9
参比电极使用注意事项
电极内部溶液的液面应始终高于试样溶液液面！防 止 试 样 对 内 部 溶 液 的 污 染 或 因 外 部 溶 液 与 Ag+ 、 Hg2+发生反应而造成液接面的堵塞，尤其是后者， 可能是测量误差的主要来源
– 主要介绍测PH指示电极
18
三、 玻璃电极的构造和原理
• (一) 玻璃电极的构造
– 软质球状玻璃膜：
• 含Na2O、CaO和SiO2 • 厚度小于0.1mm • 对H+选择性响应
– 内部溶液：
• pH 6—7的膜内缓冲溶液 • 0.1 mol/L 的KCl内参比溶液
– 内参比电极：Ag-AgCl电极
上述试液污染有时是不可避免的，但通常对测定影 响较小。但如果用此类参比电极测量K+、Cl-、Ag+ 、Hg2+ 时，其测量误差可能会较大。这时可用盐桥 （不含干扰离子的KNO3或Na2SO4）来克服
10
• （三）银-氯化银电极
AgCl e —
Ag Cl—
– 298.15K时电极电位为：
0 - 0.059lg Cl -
19
(二) 玻璃电极的原理
10－4 mm
0.1mm
• 水泡前→干玻璃层
• 水泡后
→水化凝胶层
→Na+与H+进行交换
→形成双电层
→产生电位差
→扩散达动态平衡
→达稳定相界电位
10－4
(膜电位）
mm
20
(二) 玻璃电极的原理
膜 外 - 内
外
K外
0.
0592lg
[H [H
]外 ]＇外
电分析化学的特点
可以进行元素价态及形态分析 例如溶液中CeⅢ 和CeⅣ含量的测定
电化学方法测定的是待测物的活度而不是浓度 如生理研究中，关心的是Ca2+、K+活度而不是浓 度；植物对各种金属离子吸收与活度有关
1
可得到许多有用的信息 如界面电荷转移的化学计量学和速率，传质速率，
吸附或化学吸附特性，化学反应的速率常数和平 衡常数测定等 能研究电子传递过程，尤其是生物体内 直接测定电信号，仪器简单、便宜
• 例：Pt︱Fe3+ ，Fe2+ • Fe3+ + e → Fe2+
17
（二）离子选择性电极
• 离子选择性电极也称膜电极（ion selectivity electrode ，ISE），它是一种利用选择性电极膜对 溶液中特定离子产生选择性效应，从而指示该离 子浓度的电极。
– 这类电极的共同特点为：电极电位的形成是基于离子 的扩散和交换，而无电子的转移
特点：电极电位建立在电子转移的 基础上
14
• 1、金属-金属离子电极
由能发生氧化还原反应的金属和该金 属离子的溶液组成
如银电极，
Ag e—
Ag
• 电极反应和电极电位为：
0 0.059lg Ag
15
2、金属-金属难溶盐电极
• 定义：金属表面覆盖其难溶盐，并与此难溶盐 具有相同阴离子的可溶性盐组成的电极
Hg 2Cl 2 2e —
2Hg 2Cl —
• 298.15K时电极电位为：
0 - 0.059lg Cl -
饱和 0.2412v
1.导线 2.电极帽 3.铂丝 4.汞 5.汞与甘汞糊 6. 棉絮塞 7.外玻璃管
8.KCl饱和液 9.石棉丝 或素瓷芯等 10.KCl 结晶 11.接头
涉及双电层，不涉及电极反应：表面张力 及非Faraday阻抗测定
涉及电极反应：电位分析、电解分析、库 仑分析、极谱和伏安分析
4
理论依据：Nernst 方程 特点：选择性好、操作简便、分析速度快、测量 范围较宽（4 ~ 6个数量级）、易实现自动分析 方法： 直接电位法 电位滴定法 仪器：电位计和化学电池
5
化学电池的组成 指示电极待测液参比电极 E电池 = 参比– 指示+ 液接
6
参比电极
• 参比电极 ：
– 电极电位不受待测离子活度或浓度影 响，具有恒定电位
• （一）标准氢电极（SHE）：
– 电极反应 2H+ &#• (二)甘汞电极：
– Hg和甘汞糊，及一定浓度 KCl溶液
内
K内
0.0592lg
[H ]内 [H ]＇内
• 由于玻璃外膜和内膜表面性质基本相同 ：
K内 K 外
H 外 H 内
膜
外
内
0.0592lg
[H [H
]外 ]内
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(二) 玻璃电极的原理
– 玻璃电极内有一个 内参比电极，故整个玻璃电极的 电极电位为：