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

儀器主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

l        高可靠性設(shè)計(jì)

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(duì)濕度≤85%。

無(wú)顯著振動(dòng)、強(qiáng)磁場(chǎng)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(dāng)其濃度不高時(shí)，離子活度系數(shù)接近1，α≈C，此時(shí)，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(fù)對(duì)數(shù)（以10為底的對(duì)數(shù)）。

即Px=-lg[X]

舉例說(shuō)明：

例1、      測(cè)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(fù)對(duì)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(cè)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(dāng)溶液離子活動(dòng)系數(shù)f≠1時(shí)，α≠C，此時(shí)，上過(guò)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(jiàn)圖一、圖二—）。

1）      功能鍵：選擇測(cè)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(bǔ)償。

4）      溫度補(bǔ)償旋鈕：溫度補(bǔ)償。

3—2—1測(cè)量pH、pX⁺、pX^-、pX²⁺、pX^2-

測(cè)量pH、pX⁺、pX^-、pX²⁺、pX^2-（簡(jiǎn)稱pX）時(shí)，分同溫測(cè)量和差溫測(cè)量二種情況。

同溫測(cè)量，被測(cè)溶液溫度與標(biāo)定溶液溫度相同情況下進(jìn)行的測(cè)量。

差溫測(cè)量，被測(cè)溶液溫度與標(biāo)定溶液溫度不同情況下進(jìn)行的

測(cè)量。

儀器在測(cè)量前，需*行標(biāo)定。

3—2—1—1儀器標(biāo)定

本儀器兩點(diǎn)標(biāo)定：定位標(biāo)定，斜率標(biāo)定。

儀器標(biāo)定用標(biāo)準(zhǔn)溶液（定位標(biāo)準(zhǔn)溶液、斜率標(biāo)準(zhǔn)溶液），其要求和配置方法見(jiàn)本說(shuō)明書“標(biāo)定用標(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)償旋鈕置溶液溫度值。清洗清潔電極并接入儀器，開(kāi)機(jī)。

3—2—1—1.1同溫測(cè)量時(shí)儀器標(biāo)定

（1）      調(diào)節(jié)等電位：將功能鍵置對(duì)應(yīng)測(cè)量檔（見(jiàn)表1），將電極插入定位標(biāo)準(zhǔn)夜，調(diào)節(jié)等電位旋鈕至儀器顯示該標(biāo)準(zhǔn)溶液pX值。

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

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

標(biāo)定結(jié)束，儀器待用。

3—2—1—1.2差溫測(cè)量是儀器標(biāo)定

分別有二種不同條件下進(jìn)行標(biāo)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(duì)應(yīng)測(cè)量擋（見(jiàn)表1）。

（2）      調(diào)節(jié)定位：將測(cè)量電極插入定位標(biāo)準(zhǔn)液，調(diào)節(jié)定位旋鈕至儀器顯示該標(biāo)準(zhǔn)溶液pX值。

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

標(biāo)定結(jié)束，儀器待用。

1、 未知電極等電位

標(biāo)定調(diào)節(jié)要求和方法同“3—2—1—1.1同溫測(cè)量時(shí)儀器標(biāo)定”。

注：在未知電極等電位條件下，儀器進(jìn)行標(biāo)定后，作差溫測(cè)量。由于電極等電位與其零電位不一定**，故作差溫測(cè)量時(shí)會(huì)附贈(zèng)一偏差值，這個(gè)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(cè)量時(shí)，每度（℃）極限誤差不超過(guò)0.0017pX值。

3—2—1—1.2pX測(cè)量

經(jīng)標(biāo)定后的儀器，就可直接用于溶液相關(guān)離子測(cè)量。

1.同溫測(cè)量，將測(cè)量電極插入待測(cè)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(cè)量，溫度補(bǔ)償旋鈕置被測(cè)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(cè)量電極，標(biāo)準(zhǔn)溶液，儀器測(cè)量功能檔均應(yīng)和被測(cè)溶液待測(cè)離子*。2.電極在標(biāo)定和測(cè)量中從一種溶液移入另一種溶液中時(shí)，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(cè)量精確可靠。

3—2—2測(cè)電極電位mV值

功能鍵置“mV”檔，接上清潔之測(cè)量電極，將電極插入被測(cè)溶液中，儀器顯示該離子濃度時(shí)選擇電極之電位（mV）值，并自動(dòng)顯示正負(fù)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(diǎn)時(shí)電極電位值，常數(shù)。

      K：電極Nerust系數(shù)[含氣體常數(shù)、熱力學(xué)溫度、法拉第常數(shù)、對(duì)應(yīng)離子性質(zhì)（正或負(fù)離子、一價(jià)或二價(jià)離子）和轉(zhuǎn)換常數(shù)]。K是溫度的函數(shù)，溫度不變時(shí)，K為常數(shù)。

      pX：被測(cè)溶液中待測(cè)離子濃度。

      pX₀：電極等電位等效濃度（對(duì)應(yīng)離子）濃度。

根據(jù)公式：mV=mV₀+K（pX-pX₀），用標(biāo)準(zhǔn)溶液可檢定測(cè)量電極的測(cè)量特性（請(qǐng)結(jié)合參閱有關(guān)專業(yè)知識(shí)）。

用電極電位法求溶液濃度。

當(dāng)溫度不變時(shí)，電極電位公式可化簡(jiǎn)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(biāo)定；根據(jù)pX-mV對(duì)應(yīng)直線關(guān)系；配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液C₁，C₂，…C_n（n≥2）測(cè)得各對(duì)應(yīng)濃度時(shí)電極電位有C₁（pX₁、mV₁），C₂（pX₂、mV₂）…C_n（pX_n、mV_n）,精確繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（如曲線圖一）。

測(cè)量：測(cè)量被測(cè)溶液電極電位，得mV，由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得被測(cè)溶液濃度值Px。

2、代數(shù)計(jì)算法求溶液濃度

標(biāo)定：由直線方程pX=k·mV+b（1）

用標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)得已知二點(diǎn)，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(cè)量：測(cè)得被測(cè)溶液電極電位mV，由計(jì)算解得溶液濃度值pX。

注：用電位法測(cè)量計(jì)算溶液濃度時(shí)，儀器沒(méi)有溫度補(bǔ)償。因此，標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測(cè)溶液溫度應(yīng)相同，否則有溫差誤差。

四、電極等電位概念

當(dāng)溶液溫度變化時(shí)，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(gè)交點(diǎn)，這個(gè)交點(diǎn)稱為等電位點(diǎn)，當(dāng)溶液在等電位點(diǎn)濃度時(shí)，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(diǎn)溶液濃度。mV₀為電極等電位點(diǎn)電極電位。

五、標(biāo)定用標(biāo)準(zhǔn)溶液

pH標(biāo)準(zhǔn)溶液配制參照附錄2。

其他離子標(biāo)準(zhǔn)溶液配制，用相應(yīng)離子標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度調(diào)節(jié)劑。對(duì)應(yīng)離子常用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)參照附錄1。

5—1標(biāo)準(zhǔn)溶液制備的一般要求

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

5—2定位標(biāo)準(zhǔn)溶液和斜率標(biāo)準(zhǔn)溶液

定位標(biāo)準(zhǔn)溶液：儀器定位校準(zhǔn)時(shí)所用標(biāo)準(zhǔn)溶液

斜率標(biāo)準(zhǔn)溶液：儀器斜率校準(zhǔn)時(shí)所用標(biāo)準(zhǔn)溶液

定位標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度pX_定、斜率標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度pX_斜應(yīng)按下述要求配

制。

1、|pX_定-pX_斜|=1~2個(gè)pX值為宜（pH取2~3pH值）。

2、一般被測(cè)離子溶液濃度宜在定位標(biāo)準(zhǔn)溶液和斜率標(biāo)準(zhǔn)溶液之間。

六、儀器維護(hù)和注意事項(xiàng)

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(shí)可用*擦凈）。

2、與儀器配套使用的有關(guān)電極的使用和維護(hù)保養(yǎng)，請(qǐng)務(wù)必閱讀有關(guān)電極使用說(shuō)明書。

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3、使用測(cè)量溶液的技術(shù)參數(shù)，是測(cè)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(biāo)定和測(cè)量時(shí)，一般應(yīng)在磁力攪拌器攪拌下進(jìn)行。

5、本說(shuō)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(cè)量電極一支，其他離子測(cè)量電極用戶根據(jù)需要另陪配。

7、儀器不用時(shí)，請(qǐng)將短路保護(hù)帽套上儀器選擇電極接口。

附錄1

pH標(biāo)準(zhǔn)溶液

一、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

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

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

3、標(biāo)準(zhǔn)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(jí)儀器則無(wú)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(guò)量的酒石酸氫甲粉末（7g/L），溫度控制在25℃±3℃，劇烈搖動(dòng)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(jí)的儀器，則無(wú)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(jí)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(jí)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(jí)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(guò)量的氫氧化鈣粉末（約2g/L），溫度控制在25℃±2℃下，劇烈搖動(dòng)20min～30min，迅速抽濾，取清夜備用（配制一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溫度應(yīng)控制在25℃±1℃內(nèi)）。