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PXS-350型離子計是一種專門用于測量各種溶液多種離子濃（活）度的高性能測試儀。儀器也可用標準溶液應(yīng)用其測量原理和方法檢定各電極的測試性能（電極等電位、零電位、斜率、Nerust特性、溫度對斜率影響特性等）。儀器廣泛使用于科研、教學、生產(chǎn)等許多學科和領(lǐng)域。

儀器主要設(shè)計特點

l        高可靠性設(shè)計

l        *電路結(jié)構(gòu)

二、技術(shù)性能 

2—1結(jié)構(gòu)

2—2—1儀器使用條件

供電電源：AC220V±10%；50Hz/60Hz。

環(huán)境溫度：0℃~40℃；空氣相對濕度≤85%。

無顯著振動、強磁場干擾。

2—2—2主要技術(shù)參數(shù)

                            儀器外型尺寸：280×280×80（mm）

儀器重量：2（kg）

消耗功率：3（W）

三  使用和操作

3—1pX、克分子/升、克/升溶液濃度

溶液某離子濃度C與其活度α（也稱有效濃度），有關(guān)系式α=f·C

式中：f稱為活度等數(shù)，f≤1

當其濃度不高時，離子活度系數(shù)接近1，α≈C，此時，我們討論下述關(guān)系式。

pX：用于表示X離子的濃度，同pH表示氫離子相同。

克分子/濃度，也稱摩爾濃度。

克/升濃度，表示每升溶液中所含離子重量。

克/升濃度=摩爾濃度×該分子（離子）量。

例：一氯化鉀（KCI）溶液摩爾濃度為0.01，它的克/升濃度應(yīng)為0.01×74.55=0.7455（克/升）。

pX濃度表示X離子的摩爾濃度的負對數(shù)（以10為底的對數(shù)）。

即Px=-lg[X]

舉例說明：

例1、      測一溶液Na⁺離子濃度，（這里用Na⁺代入X）得pNa=3.000。此溶液鈉離子摩爾濃度的負對數(shù)-lg[Na]=pNa=3.00

此溶液的摩爾濃度可由下式求得

-lg[Na]=3.00

Lg[Na]=-3.00

摩爾濃度：[Na]=10^-3.00=10^-3（摩爾/升）

例2、      測一溶液K⁺離子濃度，得Pk=3.66

即：-lg[K]=3.66

Lg[K]=-3.66

其摩爾濃度[K]=10^-3.660=2.188×10^-4（摩爾/升）

K分子量  39.098

其克/升濃度=39.098×2.188×10^-4

           =8.5546×10^-3克/升）

           =8.5546（毫克/升）

當溶液離子活動系數(shù)f≠1時，α≠C，此時，上過關(guān)系式各表示相應(yīng)活度值。

3—2使用操作

各操作鍵和旋鈕的作用、功能（見圖一、圖二—）。

1）      功能鍵：選擇測量Ph、pX⁺、pX^-、pX²⁺、Px^2-、mV植和調(diào)節(jié)等電位。

2）      等電位旋鈕：調(diào)節(jié)等電位。

3）      定位旋鈕：斜率補償。

4）      溫度補償旋鈕：溫度補償。

3—2—1測量pH、pX⁺、pX^-、pX²⁺、pX^2-

測量pH、pX⁺、pX^-、pX²⁺、pX^2-（簡稱pX）時，分同溫測量和差溫測量二種情況。

同溫測量，被測溶液溫度與標定溶液溫度相同情況下進行的測量。

差溫測量，被測溶液溫度與標定溶液溫度不同情況下進行的

測量。

儀器在測量前，需*行標定。

3—2—1—1儀器標定

本儀器兩點標定：定位標定，斜率標定。

儀器標定用標準溶液（定位標準溶液、斜率標準溶液），其要求和配置方法見本說明書“標定用標準溶液”一節(jié)。

預(yù)備；定位旋鈕置中位處，斜率旋鈕置處。溫度補償旋鈕置溶液溫度值。清洗清潔電極并接入儀器，開機。

3—2—1—1.1同溫測量時儀器標定

（1）      調(diào)節(jié)等電位：將功能鍵置對應(yīng)測量檔（見表1），將電極插入定位標準夜，調(diào)節(jié)等電位旋鈕至儀器顯示該標準溶液pX值。

（2）      調(diào)節(jié)定位：將電極再插入定位標準液，調(diào)節(jié)定位旋鈕至儀器顯示該標準溶液pX值。

（3）      調(diào)節(jié)斜率：將電極插入斜率標準液，調(diào)節(jié)斜率旋鈕至儀器顯示該標準溶液pX值。

標定結(jié)束，儀器待用。

3—2—1—1.2差溫測量是儀器標定

分別有二種不同條件下進行標定。已知電極等電位，未知電極等電位。

1. 已知電極等電位

（1）      調(diào)節(jié)等電位：功能鍵置“等電位”擋，調(diào)節(jié)等電位旋鈕至儀器顯示電極等電位值。等電位調(diào)節(jié)完畢。儀器調(diào)節(jié)等電位后，功能鍵撥回對應(yīng)測量擋（見表1）。

（2）      調(diào)節(jié)定位：將測量電極插入定位標準液，調(diào)節(jié)定位旋鈕至儀器顯示該標準溶液pX值。

 （3）調(diào)節(jié)斜率：將電極插入斜率標準液，調(diào)節(jié)斜率旋鈕至儀器顯示該標準溶液pX值。

標定結(jié)束，儀器待用。

1、 未知電極等電位

標定調(diào)節(jié)要求和方法同“3—2—1—1.1同溫測量時儀器標定”。

注：在未知電極等電位條件下，儀器進行標定后，作差溫測量。由于電極等電位與其零電位不一定**，故作差溫測量時會附贈一偏差值，這個偏差值的大小由電極零電位與等電位差值決定。一般很小，以其差值為0.5pX為例，在作差溫測量時，每度（℃）極限誤差不超過0.0017pX值。

3—2—1—1.2pX測量

經(jīng)標定后的儀器，就可直接用于溶液相關(guān)離子測量。

1.同溫測量，將測量電極插入待測溶液中，儀器顯示溶液中相應(yīng)pX值。顯示讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取讀數(shù)。

2.差溫測量，溫度補償旋鈕置被測溶液溫度值，將電極插入溶液，儀器顯示溶液相應(yīng)pX值。顯示讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取讀數(shù)。

注意：1.選擇測量電極，標準溶液，儀器測量功能檔均應(yīng)和被測溶液待測離子*。2.電極在標定和測量中從一種溶液移入另一種溶液中時，應(yīng)用純水（去離子水或二次蒸餾水）清洗并用濾紙吸干）。保證溶液間不相滲入。以保證測量精確可靠。

3—2—2測電極電位mV值

功能鍵置“mV”檔，接上清潔之測量電極，將電極插入被測溶液中，儀器顯示該離子濃度時選擇電極之電位（mV）值，并自動顯示正負極性。

 選擇電極電極電位與溶液中相應(yīng)離子濃度有關(guān)系式。

Mv=Mv₀+K（pX-pV₀）

式中：mV：選擇電極電極電位

mV₀：電極等電位點時電極電位值，常數(shù)。

      K：電極Nerust系數(shù)[含氣體常數(shù)、熱力學溫度、法拉第常數(shù)、對應(yīng)離子性質(zhì)（正或負離子、一價或二價離子）和轉(zhuǎn)換常數(shù)]。K是溫度的函數(shù)，溫度不變時，K為常數(shù)。

      pX：被測溶液中待測離子濃度。

      pX₀：電極等電位等效濃度（對應(yīng)離子）濃度。

根據(jù)公式：mV=mV₀+K（pX-pX₀），用標準溶液可檢定測量電極的測量特性（請結(jié)合參閱有關(guān)專業(yè)知識）。

用電極電位法求溶液濃度。

當溫度不變時，電極電位公式可化簡為：pX=k·mV+b

應(yīng)用此關(guān)系式，求溶液濃度。

1、曲線法求溶液濃度

標定；根據(jù)pX-mV對應(yīng)直線關(guān)系；配制系列標準溶液C₁，C₂，…C_n（n≥2）測得各對應(yīng)濃度時電極電位有C₁（pX₁、mV₁），C₂（pX₂、mV₂）…C_n（pX_n、mV_n）,精確繪制標準曲線（如曲線圖一）。

測量：測量被測溶液電極電位，得mV，由標準曲線查得被測溶液濃度值Px。

2、代數(shù)計算法求溶液濃度

標定：由直線方程pX=k·mV+b（1）

用標準溶液測得已知二點，C₁（pX₁、mV₁），C₂（pX₂、mV₂）代入方程（1）

pX₂=kmV₂+b

解（2）式得：

pX₁-pX₂

K=————

mV₁pX₂-mV₂pX₁

B=——————

mV₁-mV₂

將常數(shù)k、b代入方程式（1）

pX=kmV+Vb

測量：測得被測溶液電極電位mV，由計算解得溶液濃度值pX。

注：用電位法測量計算溶液濃度時，儀器沒有溫度補償。因此，標準溶液與被測溶液溫度應(yīng)相同，否則有溫差誤差。

四、電極等電位概念

當溶液溫度變化時，一支電極（電極組）的mV—pX₀（mol/L，o/L）曲線有一組曲線族，這組曲線族有一個交點，這個交點稱為等電位點，當溶液在等電位點濃度時，不管溫度發(fā)生變化，電極電位總是不變的，

如曲線二。其中pX₀（mol/L，o/L）為電極等電位點溶液濃度。mV₀為電極等電位點電極電位。

五、標定用標準溶液

pH標準溶液配制參照附錄2。

其他離子標準溶液配制，用相應(yīng)離子標準物質(zhì)，根據(jù)其

pX₀（mol/L，o/L）值與其摩爾濃度關(guān)系配制。并需加入離子強度調(diào)節(jié)劑。對應(yīng)離子常用標準物質(zhì)參照附錄1。

5—1標準溶液制備的一般要求

測量溶液，尤其是標準溶液，其一般要求溶液離子強度高且恒定，以保證測量電極測量信號穩(wěn)定，pH標準緩沖溶液具有這種特性，其他離子標準溶液，通常是用其標準物質(zhì)配制標準溶液 ，并加入離子強度調(diào)節(jié)而得到，為了優(yōu)化測量工藝性，測量被測溶液時，被測溶液中，也應(yīng)加入同樣比例離子強度調(diào)節(jié)劑。

5—2定位標準溶液和斜率標準溶液

定位標準溶液：儀器定位校準時所用標準溶液

斜率標準溶液：儀器斜率校準時所用標準溶液

定位標準溶液濃度pX_定、斜率標準溶液濃度pX_斜應(yīng)按下述要求配

制。

1、|pX_定-pX_斜|=1~2個pX值為宜（pH取2~3pH值）。

2、一般被測離子溶液濃度宜在定位標準溶液和斜率標準溶液之間。

六、儀器維護和注意事項

1、儀器電極接口應(yīng)保持高度清潔，并保證接觸良好（有污跡時可用*擦凈）。

2、與儀器配套使用的有關(guān)電極的使用和維護保養(yǎng)，請務(wù)必閱讀有關(guān)電極使用說明書。

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3、使用測量溶液的技術(shù)參數(shù)，是測量電極和儀器技術(shù)參數(shù)的包容部分（公共部分）。

4、溶液在標定和測量時，一般應(yīng)在磁力攪拌器攪拌下進行。

5、本說明書所指溶液濃度，均指有效濃度（或稱溶液濃度）。

6、本儀器配套供應(yīng)pH測量電極一支，其他離子測量電極用戶根據(jù)需要另陪配。

7、儀器不用時，請將短路保護帽套上儀器選擇電極接口。

附錄1

pH標準溶液

一、標準溶液的配制

1、標準溶液有七種，其組成和配制1L溶液及1kg溶液所需的標準物質(zhì)的質(zhì)量列于表1。

2、配制標準溶液必須使用二次蒸餾水或去離子水，其電導率應(yīng)小于2×10^-6S·cm^-1。如果用于0.1級要求，則可以使用普通蒸餾水。

3、標準溶液的配制方法如下：

B1.0.05mol·cm^-1四草酸氫鉀溶液。稱取在54℃±℃下烘干4h～5h的四草酸氫鉀12.61g（如果用于0.1級儀器則無需烘干），溶于蒸餾水中，與25℃下在容量瓶中稀釋至1L。

B3.25℃飽和酒石酸氫鉀溶液。在磨口玻璃瓶中裝入蒸餾水和過量的酒石酸氫甲粉末（7g/L），溫度控制在25℃±3℃，劇烈搖動20min～30，溶液澄清后，用傾瀉法取清液備用。

B4.0.05mol·kg^-1鄰苯二甲酸鉀溶液。稱取在115℃±5℃下烘干2h～3h的鄰苯二甲酸氫鉀10.12g（如果用于0.1級的儀器，則無需烘干），溶于蒸餾水中，于25℃下在容量瓶中稀釋至1L。

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B6.0.025mol·kg^-1*和0.025mol·kg^-1磷酸二氫鉀混合溶液。分別稱取先在115℃±5℃下烘干2h～3h的磷酸二鈉3.533g和磷酸二氫鉀3.387g，溶于蒸餾水，于25℃下在容量瓶中稀釋至1L（如果用于0.02級以上的儀器，配制溶液用的蒸餾水應(yīng)預(yù)先煮沸15min～30min或通入惰性氣體，以除去溶解的二氧化碳）。

B7.0.03043mol·kg^-1*和0.008695mol·kg^-1磷酸二氫鉀溶液。分別稱取在115℃±5℃下烘干2h～3h的*4.303g和磷酸二氫鉀1.179g，溶于蒸餾水中，于25℃下在容量瓶中稀釋至1L（如果用于0.02級以上的儀器，配制溶液用的蒸餾水應(yīng)預(yù)先煮沸15min～30min或通入惰性氣體以除去溶解的二氧化碳）。

B9.0.01mol·kg^-1硼砂溶液。稱取硼砂3.80（注意！不能烘），溶于蒸餾水，于25℃下在容量瓶中稀釋至1L（如果用于0.02級以上的儀器，配制溶液用的蒸餾水應(yīng)預(yù)先煮沸15min～30min或通入惰性氣體以除去溶解的二氧化碳）。

B12.25℃飽和氫氧化鈣溶液。在玻璃磨口瓶或乙烯塑料瓶中裝入蒸餾水和過量的氫氧化鈣粉末（約2g/L），溫度控制在25℃±2℃下，劇烈搖動20min～30min，迅速抽濾，取清夜備用（配制一級標準溶液時，溫度應(yīng)控制在25℃±1℃內(nèi)）。