實驗室酸鹼值儀器

酸鹼值是一種用來指明溶液酸鹼度的指標。酸鹼值與氫離子濃度相關 (或者更確切地說，與氫離子的活動相關)。酸鹼值低於 7 的溶液屬於酸性 (氫離子濃度高)，酸鹼值高於 7 的溶液則屬於鹼性 (氫離子濃度低)。

測量酸鹼值是為了：

• 生產出具有屬性已定義好的產品
  
• 以更低的成本生產產品
  
• 確保產品的品質，避免對人體、材料和環境造成損害
  
• 滿足法規要求
• 保護設備
  
• 獲得研究和開發的相關知識

實驗室酸鹼值儀器可用於各種產業，例如：

• 製藥與生技
• 乳製品
• 土壤和污水處理
• 化妝品
• 水質過濾
  
• 食物與飲料

此外，實驗室以外的應用也需要使用酸鹼值儀器。這包括工業生產附近或現場的位置 (用於測量水質、污水、土壤等)。

酸鹼值測量的必備工具比較不複雜，而且若正確地使用，可提供可靠的測量結果。典型的實驗室酸鹼值儀器由以下部分組成：

• 酸鹼值主機：電位計，用於測量玻璃電極和參考電極之間的電壓差，並計算出酸鹼值。
• 電極：一種用於完成電路製作的酸鹼值參考電極。如今，這些部分可以合併起來，統稱為綜合式酸鹼值電極。

其他必備工具為：

• 校準液：為樣品測量酸鹼值之前，必須使用兩個 (或更多個) 已知其酸鹼值的參考溶液，來校準酸鹼值電極
• 樣品：樣品是指待測量的溶液，必須是水溶液或含有足夠的水，這樣才能進行酸鹼值測量。

是的，酸鹼值和電導率是相關的，卻不是線性或絕對的關係。
酸鹼值感測器僅對溶液中的 H⁺ 有反應，而在電導度方面，感測器會測量溶液中所有帶電離子 (陰離子和陽離子) 的活動。離子濃度越高，電導度越高。

此外，離子的行動性可以增加對電導度的影響。溶液內常見的離子中，行動性最強的陽離子是氫離子 [H⁺]，其數值為 350 個單位，而行動性最強的陰離子是羥基離子 [OH^-]，數值為 199 個單位。其他常見離子的數值在 40 到 80 個單位之間。這意味著強酸性 (或強鹼性) 的溶液具有高電導度。由於酸鹼值是氫離子濃度的度量，因此適用以下規則：

• 酸性溶液 (< pH 7) 中：酸鹼值越低 (即 H⁺ 濃度越高)，電導度越高。
  
• 鹼性溶液 (> pH 7) 中：電導度隨著酸鹼值的增加而增加 (OH^- 離子增加)。
  
• 中性酸鹼值 (pH 7) 是 H⁺ 與 OH^- 離子的濃度相等的情況。但這並不意味著溶液不含有其他任何有助於溶液導電度的離子。
  
  

考慮以下例子：去離子水的酸鹼值理論上為 7.0，電導度為 0.055 µS/cm。如果在這水中添加氯化鈉鹽，所得氯化鈉溶液的酸鹼值仍為中性，但溶液的電導度可能會因所添加氯化鈉的量而大大增加。

總的來說：必須為每個樣品分別測定酸鹼值和電導度，且理論上酸鹼值和電導度沒有相互關聯性。

酸鹼值測量取決於樣品的溫度。請牢記以下幾點：

a. 溫度對電極斜率的影響：
酸鹼值電極提供測量中半電池和參考半電池之間的電位 (mV)。實驗室酸鹼值儀器使用溫度相關因數 -2.3 * R * T / F 來計算酸鹼值，其中 R 是通用氣體常數，T 是絕對溫度，F 是法拉第常數。在 298 K (25 °C) 下，此因數為 -59.16 mV/pH。這是電極在參考溫度 (25°C) 下的理論斜率。在不同溫度下，能以同樣方式計算出斜率值。例如：10°C 時為 -56.18 mV/pH；20°C 時為 -58.17 mV/pH；30°C 時為 -60.15 mV/pH，依此類推。溫度對測量酸鹼值的影響，需要使用自動溫度補償 (ATC) 或手動溫度補償 (MTC) 來校正。因此，瞭解樣品溫度或使用溫度探針非常重要。錯誤設定的溫度，會導致每 5 °C 溫差出現 0.12 酸鹼值單位的誤差。

b. 溫度如何影響樣品的酸鹼值：
樣品的酸鹼值會隨溫度而變化。這是一種化學效應，因此每種類型的樣品都不一樣。此種影響是無法補償的；只會顯示實際溫度下的真實酸鹼值。因此，只比較在相同溫度下測得的酸鹼值非常重要。

例外情况：許多商用緩衝溶液的酸鹼值溫度相依性是儲存在儀器中。因此，可以在不同的溫度下校準電極，因為測得的電位會自動參照 25°C 或 20°C。為了從這功能中獲益，選擇正確的緩衝液組別，並且在校準過程中測量溫度非常重要。

電導度測量與溫度密切相關 (每 1°C 的變化約為 2%)。只有當所有樣品的溫度都相同時，或這溫度值都對應至特定溫度時，這樣才能比較測量結果。

在大多數情況下，可以使用線性溫度補償。操作員必須選擇 20 °C 或 25 °C 作為參考溫度。然後將測量溫度和參考溫度之間的差值乘以稱為 α (即單位；%/°C) 的補償因數，進而用來補償電導度。

為了正確執行此操作，必須確定每個樣品的線性補償係數 α。儘管溫度相依性被視作線性，但實際上這個「線性」係數本身則取決於樣品的離子濃度和溫度。α 的出廠設定為 2.00 %/°C。在所有 Five and Seven 主機中，α 可以在 0.00 %/°C (意即根本沒有溫度補償) 到 10%/°C 的範圍內調整。

METTLER TOLEDO 酸鹼值能力與支援中心 (pH CSC) 由一群瞭解直接電化學分析的專家所組成。此團隊與顧客緊密聯繫，因此能提供技術支援、產品管理與開發、快速建議，以及有效解決方案，使得此服務在酸鹼值分析領域獨樹一格。

我們提供的技術與適用的支援服務，涵蓋了以下量測參數以及相關的 METTLER TOLEDO 酸鹼值實驗室設備：

• 酸鹼值
• 氧化還原電位 (ORP)
• 離子濃度 (ISE)
• 電導度
• 溶氧 (DO)