常见问题

为什么检测超纯水的pH值是没有意义的？

发布时间： 2019-08-07

浏览次数： 12469次

超纯水电阻率18.2MΩ.cm（25℃）时，水中不含任何离子而且中性，但经过pH计测量出的结果显示偏酸（或偏碱）。会发生这种情况的主要原因有两点：
一、超纯水受到二氧化碳污染
pH值反映的是H⁺的活度，（H⁺）而不是H⁺的浓度[H⁺]，其关系为（H⁺）＝f×[H⁺]。F为H⁺的活度系数。它是由溶液中所有离子的总浓度决定而不只决定于被测离子的浓度。在理论纯水中活度系数f等于1，但只要有其它离子存在，活度系数就要改变，PH值也就会改变。超纯水是一种优秀溶剂，极易受到污染，若在超纯水中混入杂质，pH值变化特别明显。尤其是超纯水暴露在空气中，它的纯度会迅速下降。即便仅仅是几分钟，pH值都会明显的下降。这是因为空气中的二氧化碳（空气中二氧化碳的浓度为0.038%，约等于380ppm）会与水反应生成碳酸。

CO₂ + H₂O →H₂CO₃
H₂CO₃→ H⁺ + HCO₃^-
HCO₃^-→ H⁺ + CO₃^2-

碳酸是一种弱酸（Ka1=[H⁺][HCO₃] /[H₂CO₃]=4.3×10^-7），但由于超纯水中已无任何主导性的相对强酸，强碱，共轭酸，共轭碱，此时碳酸是唯一主导性弱酸，也是唯一 [ H⁺ ] 离子的来源（忽略掉H₂O的解离）。
碳酸电离释放出来的氢离子（H⁺）会降低水的pH值，离解出的氢离子浓度[ H⁺ ] =2×10^-6或pH=5.7。这种反应非常迅速。超纯水pH值会从7 （中性）开始持续性的下降，大约在一小时以内，pH值会降至5.7，并还会缓步下降至4.7左右（约需两天），鲜有例外。
在二氧化碳可影响的pH范围内（pH 7→pH 4.5），任何pH读值仅能表示二氧化碳溶解及碳酸解离的程度，除此之外，不代表任何意义。
二、检测准确度低
超纯水的离子强度低，电极响应慢，不容易达到平衡。而且超纯纯水的电导率低，电极内阻大，具有绝缘体性能，容易受到外界电磁场的干扰，影响测量的稳定性和准确性。测量超纯水的pH值时，液接界电位的影响显得突出，电极校准溶液和被测溶液（超纯水）的组成相差很大，参比电极的液接界电位在两种溶液中差异很大，会引起较大测量误差。