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酸度

在化学中,酸度(或称中和值、酸值、酸度)表示中和1克化学物质所需的氢氧化钾(KOH)的毫克数 。酸度是对化合物(例如脂肪酸)或混合物中游离羧酸基团数量的一个计量标准。典型的测量程序是,将一份分量已知的样品溶于有机溶剂,用浓度已知的氢氧化钾溶液滴定,并以酚酞溶液作为颜色指示剂。酸价可作为油脂变质程度的指标。

酸度的单位:mg/g,酸度指水中能与强碱发生中和作用的物质的总量,包括无机酸有机酸、强酸弱碱盐等。酸度的数值越大说明溶液酸性越强。

水溶液中净的H+的平衡浓度为酸度,OH-的平衡浓度为碱度。环境化学中,酸度指水溶液中能与强碱发生中和作用的物质的总量,包括无机酸、有机酸强酸弱碱盐等。

为了更好的表示溶液的酸碱性,科学家提出了酸度的概念AG=lg(c(H+)/c(OH-))这个参数能很好地表达酸碱范围,和扩大原pH值的表示范围。式中和分别代表氢离子氢氧根离子物质的量浓度 [1]

又称为可滴定酸度,是指食品中所有酸性物质的总量,包括已离解的酸浓度。

指样品中呈离子状态的氢离子的浓度(严格地讲是活度),用pH计进行测定,用pH值表示。

指食品中易挥发的有机酸

牛乳中有两种酸度:外表酸度和真实酸度。

牛乳中的总酸度为外表酸度和真实酸度之和。

又称为固有酸度或潜在酸度,是指刚挤出来的新鲜牛乳本身所具有的酸度,

主要来源于鲜牛乳中的酪蛋白、白蛋白、柠檬酸盐及磷酸盐等酸性成分。

又称为发酵酸度,是指牛乳在放置过程中,由乳酸菌作用于乳糖产生乳酸而升高的那部分酸度。 [2]

酸度组成:

1. 强酸,如HCl、HNO3、H2SO4

2.弱酸,如H2CO3

3.强酸弱碱盐,如FeCl3

酸度分类:

无机酸度:以甲基橙(变色pH≈4.3)为指示剂测得的酸度。

游离CO2酸度:以酚酞(变色pH≈8.3)为指示剂测得的酸度。

总酸度:滴定至pH≈10.8时所测得的酸度。

酸度计算:

无机酸度=[H+] - [HCO3-] - 2[CO32-] - [OH-]

游离CO2酸度=[H+]+[H2CO3*] - [CO32-] - [OH-]

总酸度=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3*] - [OH-]

酸度单位:mmol/L;H2CO3*包含溶解的CO2和H2CO3 [3]

用标准氢氧化钠溶液滴定水样至一定pH,根据其所消耗的氢氧化钠溶液量计算酸度。随所用指示剂不同,酸度通常分为两种:一是用酚酞作指示剂(其变色pH为8.3),测得的酸度称为总酸度(酚酞酸度),包括强酸弱酸;二是用甲基橙作指示剂(变色pH约为3.7),测得的酸度称为强酸酸度和甲基橙酸度。酸度单位为mg/L(以CaCO3或CaO计)。

以pH玻璃电极为指示电极,饱和甘汞电极参比电极,与被没水样组成原电池并接入pH计,用氢氧化钠标准溶液滴定至pH计指示3.7和8.3,据其相应消耗的氢氧化钠标准溶液的体积,分别计算两种酸度。

本方法适用于各种水体酸度的测定,不受水样有色、浑浊的限制。测定时应注意温度、搅拌状态、响应时间等因素的影响。 [2]

与pH相比,它有如下3个明显的优势:

1. 酸度的数值越大说明溶液酸性越强,符合物理定义的语言习惯。

2. 取对数的是无量纲的比值,对数函数返回值同样无量纲,这符合对数函数的特点。

3. 不管在任何温度下,中性的溶液AG永远是0。与此不同的是,习惯上认定25摄氏度的中性溶液pH=7,其他温度下中性溶液的pH都不是7。

此外,酸度AG的值域是R,而传统上pH的值域是0~14。

一、测量仪器原理

酸度计也称pH计,是测定溶液pH值最常用的仪器之一。由电极和电计两部分组成,电极分为指示电极和参比电极。

1.指示电极

玻璃电极是测量pH的指示电极,其结构如图所示。该电极内装有0.1 molL-1HCl内参比溶液,溶液中插入一支Ag/AgCl内参比电极;其下端的玻璃球泡是pH敏感电极膜(厚约0.1 mm),能响应αH+,25℃时玻璃电极的膜电位与溶液的pH呈线性关系:

E(玻璃)=Eθ(玻璃)- 0.0592pH

2.参比电极

通常以饱和甘汞电极为参比电极,其结构见图。饱和甘汞电极是由金属汞、Hg2Cl2和饱和KCI溶液组成的电极,内玻璃管封接一根铂丝,铂丝插入纯汞中,纯汞下面有层甘汞(Hg2Cl2)和汞的糊状物。外玻璃管中装入饱和KCl溶液,下端用素烧陶瓷塞塞住,通过陶瓷塞得毛细孔,可使内外溶液相通。饱和甘汞电极电位在一定温度下恒定不变,25℃时为0.2438V。

指示电极、参比电极与试液组成工作电池(原电池),电计在零电流的条件下测量其电动势该工作电极的电动势为:

E=E+ - E-=E甘汞 - E玻璃= E甘汞 - (Eθ玻璃+2.303RTlgαH+/ZF)=Eθ+( 2.303RT/ZF)pH

pH计因生产厂家不同而型号和结构各异,但测量原理和使用方法基本相同。

下面以pHS2C型数显酸度计为例来介绍pH计的用法。

pHS2C型pH计是一种数字显示pH计,它采用蓝色背光双排数字显示液晶,可同时显示pH值、温度值或电位(mV值),该 仪器适用于测定水溶液的pH值和电位(mV)值,配上ORP电极可测量溶液ORP(氧化还原电位)值,配上离子选择性电极可测量该电极的电极电位值。

pHS2C型数显酸度计新配备的复合电极是一种只对氢离子浓度敏感的离子选择电极,它对被测溶液中的不同氢离子浓度,可以产生不同的直流电位,通过阻抗变换和放大,再由AD转换器将直流被测电位转换成数字直接显示出pH值。

(1)仪器工作条件

①环境温度:10~35℃;

②相对湿度:≤80-;

③被测溶液温度:5~60℃;

④仪器工作时附近无显著磁场及振动。 [4]

(2)溶液pH值的测量

①接通电源,打开仪器开关,选择开关置“pH”挡,将“斜率”旋钮向顺时针方向旋足。

②取下电极座短路针,将电极入座。

③侧脸混合磷酸盐缓冲溶液的温度,将温度补偿旋钮调在该温度位置上。

④复合电极用蒸馏水冲洗干净,用滤纸再吸干水珠,插入混合磷酸盐标准缓冲溶液中,一分钟后调动“定位”旋钮,使仪器显示该缓冲溶液在当前温度时的pH标准值。

⑤取出复合电极用蒸馏水冲洗干净,用滤纸将电极外部的水珠吸干,插入邻苯二甲酸氢钾标准缓冲液。当仪器显示的pH值与表中标准值不一致时,可将“斜率”钮向逆时针旋转,使仪器显示值同表中标准值一致,如“4.00”为止。

⑥反复④~⑤步骤,直到重现性可靠为止。

⑦被测溶液测量时,要注意溶液温度与上述两个标准缓冲液的温度相同(被测溶液一定要与标准溶液温度一致,防止因溶液温度不同产生测量误差)。

⑧电极洗净吸干后,插入酸性被测溶液,仪器的显示值即为被测液pH值。

⑨如测偏碱性溶液,则用硼砂标准缓冲溶液定位,调斜率,操作参照③~⑥步骤。

(3)电极电位值的测量

①将选择开关拨至“mV”挡。

②接上离子选择性电极,用蒸馏水冲洗干净,用滤纸吸干水珠后插人被测溶液内,即显示出相应的电极电位(mV值),并自动显示正负极性。

(4)复合电极的特点及使用注意事项

①电极的易碎部分有塑料栅保护,预防碰击破碎。

②电极为全屏蔽式,防止了测量时的外电场干扰。

③电极塑料保护栅与电极杆外壳用螺丝连接,随时可取下保护栅,清楚连接螺丝中各种混合液残留的“死角”。

④塑料保护栅内的敏感玻璃泡不能与脏手指、硬物接触,任何破损和擦毛都会使电极失效。

⑤电极反应速度快,pH敏感部分到达平衡值的95-所需时间小于1 min。

⑥电极在测量前必须用已知pH值的标准缓冲溶液进行定位校准。

⑦测量完毕,将电极泡在饱和KCI溶液内,以保持电极球泡的湿润和吸补外参比溶液,饱和KCI溶液内加3滴邻苯二甲酸氢钾,保证pH为4.00~4.50。

⑧电极的引出端必须保持清洁和干燥,绝对防止输出两端短路,否则将导致测量结果失准或失效。

⑨电极避免长期浸泡蒸馏水中或蛋白质溶液和酸性氟化物溶液中,并防止和有机硅油脂接触。 [4]

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