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，便于化學實驗人員了解溶液的酸堿特性，pH 計準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、溫度補償器引起的示值誤差和電計示值重復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償器的示值超差，導致pH示值不準。下面就介紹一下溫度補償器的作用、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—— 標準電極電位
R —— 氣體常數(shù)
F —— 法拉第常數(shù)
T —— 溫標（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，由上式推導出如下公式：
ΔE=（—2.30259RT/F）/ΔpH
其中ΔE為標準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)有溫度補償裝置。溫度的補償范圍通常在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性這三項所測得的誤差值都符合計量檢定標準，唯有溫度補償不符合標準，從而導致示值超差，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
標準值（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
標準值（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)實際值高于標準值，且誤差隨pH值的增大而增大；在7—0 pH范圍內(nèi)實際值低于標準值，誤差隨pH值的減小而減小，誤差可達±0.08pH 。
pHS—73型pH計的溫度補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，標以不同的補償溫度刻度。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償因松動錯位造成的pH示值超差。zui后，利用標準檢定儀的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計的溫度補償器重新進行其旋鈕位置的校正，給予正確的溫度補償，即可克服由此帶來的示值誤差影響。用上述方法修復的其他pH計經(jīng)過重新計量檢定后全部符合計量檢定標準。
綜上所述，旋鈕式溫度補償器較容易出現(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），即可判定是溫度補償器補償電壓不對造成的示值誤差。如果是旋鈕式溫度補償器，用上述方法即可以解決；如果是數(shù)字按鈕式溫度補償器，應(yīng)拆開儀器，調(diào)整其內(nèi)部相應(yīng)的可調(diào)電位器，改變其補償電壓來實現(xiàn)。
相關(guān)問題：
pH的溫度補償與25℃折算
這是兩個不同的概念。普通的溫度補償是將電極在標定溫度下得到的斜率按能世特公式換算到當前溫度下的斜率，從而得到當前溫度下正確的pH值。而25℃折算，是將當前溫度下的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。