1、两种 pH 值测试方法的适用性探讨摘 要针对部分有颜色的溶液采用 pH 试纸测不出结果、同一种测试溶液采用 pH 试纸法及 pH 计法获得 pH 值不同等现象，通过分析常用 pH值测试方法的原理，探讨了造成 pH 试纸测试干扰、两种常用方法测试 pH值差异的原因，结合三种标准缓冲溶液、实验室三级水、五种盲样等的试验结果，明确了常用 pH 值测试方法的适用条件。 关键词pH 值 pH 试纸 pH 计 中图分类号：U231.92 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0331-03 1.引言 pH 值是反应溶液酸碱性的量度，测定其结果用来确定溶液的酸碱性，在无机反应、有机合
2、成、分析化学的离子鉴别等方面应用广泛。pH 值为7 的水溶液为中性，如纯水；pH 值小于 7 说明 H+浓度大于 OH-浓度，为酸性溶液，pH 值越小，酸性越强；pH 值大于 7 说明 H+浓度小于 OH-浓度，为碱性溶液；pH 值越大，碱性越强。常用的测试方法有 pH 指示剂（液）法、pH 试纸法、pH 计法等。由于直观、可操作性强等优点，在实际应用的多为后两者。通过大量的测试 pH 项目发现，部分溶液采用要求的 pH试纸法无法获得结果，同一种溶液应用 pH 试纸不同区间范围获得 pH 结果不同，还有同一种样品应用 pH 试纸和 pH 计获得结果也有差别，若在反应终点或在临界值时，这种不同的
3、结果差别会对反应终点判定、离子鉴别结果产生影响。通过分析 pH 试纸法、pH 计法的测试原理，探讨了影响两种常用方法 pH 值测试结果的原因，根据 pH 标准缓冲溶液、实验室三级水、盲样等进行试验验证结果，提出两种常用测试方法的适用性建议。 2.原因分析及讨论 2.1 测试原理 pH 试纸是由多种指示剂混合浸渍滤纸晾干后制得，是一种操作非常简单易行的测量方法。用洁净玻璃棒蘸取少量被测溶液于试纸中部，与试纸色阶对比，确定溶液体系 pH 值或 pH 值范围。 pH 计（也称酸度计）是利用电极测定电位，再转化成 pH 值显示出来。测量机理是电极在被测溶液中，形成电化学原电池，通过测量的电动势转化为显
4、示具体的 pH 值。电极是由传感电极和参比电极两部分组成的复合电极，由传感电极根据溶液体系中 H+的浓度的大小存在不同的电位，依据 Nernest 方程，将检测的电压的变化对应成不同的 pH 值显示。 2.2 试验仪器及材料 pH 计：PHB-5 型、CT-6021A 型；广泛 pH 试纸：114；精密 pH 试纸：0.55.0、3.85.4、5.47.0、6.48.0、5.59.0、1214；0.10mol/L 氢氧化钠标准溶液；三种 pH 计标准缓冲溶液，按照国标 GB/T 603-2002化学试剂 试验方法中所用制剂及制品的制备中规定均在 2 个月的保质期内：25，pH=4.01（c=0
5、.05mol/L 邻苯二甲酸氢钾溶液） 、25，pH=6.86（混合磷酸盐溶液：c=0.025mol/L 的磷酸二氢钾和c=0.025mol/L 的磷酸氢二钠溶液） 、25，pH=9.18（c=0.01mol/L 四硼酸钠溶液） ；实验室三级水（山东东营） ；多个盲样溶液（有测试 pH 值要求）及玻璃棒、洗瓶、玻璃烧杯等。 2.3 影响因素分析 结合 pH 值测试方法操作过程，从试验人员、仪器及材料、样品溶液、测试方法、测试环境条件等五个方面进行讨论，并进行相应的试验验证。2.3.1 试验人员的主观影响 对于采用 pH 计测量，电位的变化不受人员的控制，对 pH 值测量结果不会产生根本上的影响
6、。而采用 pH 试纸测量，pH 试纸显色结果决定于测试人员的判断时间点和色阶确定值。在 25条件下，四名试验人员采用 PHB-5 型 pH 计和 5.47.0、5.59.0 精密 pH 试纸获得 pH 值见表1。 四名试验人员采用同一实验室三级水使用 pH 试纸获得结果存在 0.6的差别，而采用 pH 计获得结果差别不明显，仅为 0.03。因此，采用 pH试纸测试时，不同测试人员会由于试验人员读取时间点及色阶判断差别造成读取结果的差别。当需要精确获得 pH 值时，可优先考虑 pH 计，降低选用 pH 试纸时客观存在的两种或多种结果的干扰。 2.3.2 仪器设备的决定性影响 测试要求的仪器设备或
7、材料，决定了 pH 值的测试结果。表 2 为选用广泛 pH 试纸、对应范围精密 pH 试纸以及 pH 计测试实验室三级水、三种标准缓冲溶液、0.1 mol/L 氢氧化钠标准溶液的 pH 结果值情况。 从表 2 可以看出，标准缓冲溶液在 pH 计校准使用时与理论的 pH 结果一致；由于 pH 试纸显色过程中需要消耗一定量的 H+或 OH-的原因1，pH 试纸获得结果普遍比 pH 计测得的结果偏小；广泛 pH 试纸法由于数值为整的缘故与 pH 计结果相比较不是偏大就是偏小。 2.3.3 溶液体系的决定性影响 溶液体系的组成决定了其所具有的 pH 结果，表 3 为 25条件下，采用 pH 试纸和 p
8、H 计测试五个盲样获得 pH 结果情况。 表 3 中，由于待测溶液的颜色干扰，盲样 2#、3#、4#溶液采用 pH 试纸法无法获得 pH 结果，使用 pH 计则不受溶液颜色的干扰。 2.3.4 测量方法机理的根本区别 相同的溶液体系由于示值机理的不同，示值结果从测量原理本身就存在差别，表 2 的结果情况也说明这一点。因此，应针对溶液特性选择相应的测试方法。 2.3.5 环境条件的影响 测量环境条件主要包括两方面：温度和相对湿度。相对湿度不会对溶液的 pH 结果产生明显影响。温度对 pH 计法精密测试产生影响23。表 3 以邻苯二甲酸氢钾溶液为例，观察标准缓冲溶液 pH 结果随温度的变化情况。
9、对于空气中存在的 CO2 对含 HCO-、CO32-等溶液的 pH 结果也会产生影响，pH 试纸法不同时间读取的结果差别也说明了这一点（表 4） 。 温度对同种溶液，采用 pH 计测试结果差别超过 0.05；对 CO2 敏感的溶液，当 pH 试纸在空气中放置时，pH 结果在短时间内出现变化，差值接近 1。 表 5 为 pH 计在 2025条件下，pH 试纸在 1s 内，对三种标准缓冲溶液氢氧化钠标准溶液及五种盲样的 pH 测试结果情况。结果表明，在统一的温度条件下、明确的读取时间内，pH 试纸与 pH 计结果趋势一致；pH 试纸获得结果较 pH 计更快捷，pH 计测定结果则更精确。 3.结论 采用 pH 试纸法和 pH 计法均可以确定溶液的酸碱性。当测定溶液 pH结果精度要求较为宽泛时，可采用快捷的 pH 试纸法；当测定溶液本身的颜色存在干扰时，可应用 pH 计解决。 参考文献 1 周荣丰，江霜英，徐文英，等.pH 试纸的使用与显色误差J.给水排水，2003，29（12）：7577. 2 凌育赵.两种测定溶液 pH 值方法的误差比较分析J.韶关学院学报（自然科学版） ，2001，22（6）：3638. 3 庞永宏.测 pH 值时应注意的问题J.河北北方学院学报，2005，21（4）：80. 作者简介： 牛佳韵（1998.10-） ，女，学生，目前就读于东营胜利一中。
