应用笔记

介绍 电位测定分析方法基于测量两个电极（电池）之间的电位差，使得在这两个电极之间通过的电流几乎为零。这些电极中的一个称为工作电极 - 其具有取决于测试溶液中存在的给定离子浓度的电位，例如玻璃电极取决于氢离子。 参比电极形成细胞的另一半。这具有固定的电位并且独立于样品组合物，例如甘汞电极或Ag / AgCl（银/氯化银）电极。 为了精确测量电池的电位，测量装置的电阻必须相对于电池电阻大（大约1000倍）。由于电池的电极的电阻可以是100MΩ或更大，通常使用的常规电位测量器件具有10的内阻12 Ω以上。 由于大多数数据记录仪和典型电压表的输入阻抗仅为约1MΩ，因此它们不适用于电位测量，例如pH水溶液的测定，这是电位测量的最常见示例。因此，必须使用更高的输入阻抗放大器。的 DrDAQ数据记录器 包括这种放大器，以允许直接的单通道的pH测量。 该实验描述了低成本四通道高输入阻抗模块的构造和使用，该模块与ADC-16高分辨率数据记录器一起使用，以允许同时进行四通道pH监测。

所需设备
ADC-16 数据记录器 和端子块 4 * INA116P超低输入偏置电流仪表放大器 5 * BNC插座 2 * D25连接器 玻璃组合ph电极 （最多4个电极） 4 *烧杯（250毫升） 系列缓冲溶液

实验设置 该INA116P具有非常高的输入阻抗（10 15 Ω）这表明它在细胞的潜力，特别是类似于那些使用玻璃电极的高电阻的小区的测量中使用。方便地，INA116P可由ADC-16供电，如图1所示，无需额外的电源。

使用4个INA116P放大器构建一个四通道模块，如电路图所示（图2）。该电路具有以下特性： 1.将参考电极和工作电极输入分别连接到每个通道。例如，这适用于玻璃参比组合电极，其中BNC插座同时连接玻璃和参比电极。 2.公共参考电极输入。这在使用针对单个参考电极的多个工作电极的其他电位测量中是重要的。 3.参考电极输入连接到地。这提供了稳定的潜在记录。 4.输出（Ch1-4），接地，+ 5 V和-5 V线路连接到固定在项目箱顶部的内置D25母头连接器，如图3所示。 5.与固定在ADC-16上的ADC-16接线端子的相应连接使用7根线制成。这些对应于Ch1-4，接地，+ 5V和-5V。 6.B1插座用于Ch1-4和公共参考输入，以匹配玻璃组合电极的常用连接器。 7.四通道模块可轻松容纳在4 x 6 x 11 cm的项目盒中，如图3所示。

方法 将ADC-16数据记录器插入安装有PicoLog软件的PC。 将4通道模块连接到ADC-16。 将最多4个组合玻璃电极连接到标记为Ch 1-4的输入。 使用PicoLog的缩放功能，使用标准缓冲解决方案独立校准每个通道。对于由Pico提供的组合pH玻璃电极，在pH7时电位差近似为零。因此，可能的比例方程可以是： pH = 7.00 - （X / 59.1） - 其中X是以mV表示的电位读数。 使为了获得更准确的测量结果，建议使用“表查找”缩放选项，以使用两个或三个缓冲区进行校准。 同时记录4种不同缓冲溶液的pH值。 将玻璃电极切换到不同pH值的不同缓冲液中 - 这应该产生类似于图4所示的结果。

问题和结果讨论 图4显示了同时的4-ch pH监测。每个电极经历2或3个pH步骤变化。然后，将每个电极返回到其原始的缓冲溶液中，其中几乎恢复了原始pH值。这证明了所述系统在精确和可重复的pH监测中的可靠性。当然，玻璃电极本身的质量在这些测量中是必不可少的。

Q1：解释为什么与其他电极类型（如金属电极）的测量相比，基于玻璃电极的pH测量特别具有挑战性。 Q2：即使电池电阻相对较低（可能允许具有1MΩ输入阻抗的数据记录仪）来测量电池电位，也要解释为什么仍然优先使用高输入阻抗器件。 Q3：解释为什么高输入阻抗电压表通常被称为pH计。 Q4：如果您尝试使用ADC-16数据记录仪或常规电压表直接测量玻璃/参考电池电极的电池电位，会发生什么？ Q5：你能想到使用这种多声道录音的另一个好处吗？

进一步研究 修改酸碱滴定曲线实验，使用单一滴定剂（NaOH）分别添加到含有硼酸，乙酸，盐酸和磷酸的四个不同烧杯中，并同时监测这四个滴定过程中的pH值。 修改测量牛奶实验的pH值，同时记录保存在不同温度下的四种不同牛奶样品的酸化率。 将四通道模块应用于其他类型的电位测量，如电位滴定，使用其他电极（如铂，银线或膜离子选择性电极）进行直接电位测量。你有四个pH计的能力。