中国、英国和美国pH标准缓冲溶液有什么差异?

pH仪校准需要使用具有确定pH值的标准缓冲溶液。不同国家所采用的标准缓冲体系基本相近,但由于标准体系、配制方法和标准值定义不同,同一种或相近组成的缓冲溶液在25℃时给出的标准pH值可能存在细微差异。

下面根据资料中的“中国与美国、英国标准缓冲溶液pH值的比较(25℃)”,整理常用标准缓冲液在英国、美国和中国标准体系中的pH值。

一、中国、英国、美国pH标准缓冲液25℃对照表

标准缓冲溶液浓度英国美国中国
四草酸氢钾0.05 mol/L1.6501.6791.679
饱和酒石酸氢钾饱和3.5593.5573.555
邻苯二甲酸氢钾0.05 mol/L4.0084.0084.005
醋酸-醋酸钠(HAc + NaAc)HAc 0.01 mol/L + NaAc 0.01 mol/L4.7164.718
磷酸盐缓冲液(KH₂PO₄ + Na₂HPO₄)KH₂PO₄ 0.025 mol/L + Na₂HPO₄ 0.025 mol/L6.8586.8656.859
四硼酸钠(Na₂B₄O₇)0.01 mol/L9.1859.1809.177
碳酸盐缓冲液(NaHCO₃ + Na₂CO₃)NaHCO₃ 0.025 mol/L + Na₂CO₃ 0.025 mol/L10.00110.012
氢氧化钙 Ca(OH)₂饱和12.43512.4712.547

说明:表中“—”表示原始资料未给出相应中国标准值,本文不自行补充。

二、酸性标准缓冲液对比

酸性区域常见的标准缓冲液包括四草酸氢钾、饱和酒石酸氢钾和邻苯二甲酸氢钾。

标准液英国美国中国
四草酸氢钾 0.05 mol/L1.6501.6791.679
饱和酒石酸氢钾3.5593.5573.555
邻苯二甲酸氢钾 0.05 mol/L4.0084.0084.005

其中邻苯二甲酸氢钾在三个标准体系中的差异非常小,英国和美国均为4.008,中国为4.005。

四草酸氢钾的差异相对明显,英国标准值为1.650,而美国和中国均为1.679。因此,在进行较高精度pH校准时,应确认所使用标准液对应的是哪一个标准体系。

三、pH接近4的标准液为什么有4.00和4.01等不同说法?

工业现场通常会把邻苯二甲酸氢钾标准液简称为“pH4.00标准液”,但严格按照不同标准体系和温度条件,其实际标准值并不一定正好等于4.000。

在本表25℃条件下,英国和美国给出的数值为4.008,中国为4.005。实际仪表显示或校准程序中可能根据标准液体系、有效位数以及仪表内部标准表采用4.00、4.01或更精确的数值。

四、中性附近磷酸盐标准缓冲液

磷酸盐缓冲液由0.025 mol/L KH₂PO₄与0.025 mol/L Na₂HPO₄组成,是pH仪校准中非常重要的一种标准缓冲体系。

国家25℃标准pH值
英国6.858
美国6.865
中国6.859

三个标准值都接近6.86,这也是工业现场经常使用“pH6.86标准液”这一名称的原因。

五、四硼酸钠标准缓冲液对比

0.01 mol/L四硼酸钠(Na₂B₄O₇)用于碱性区域pH校准。25℃时不同标准体系的数据如下:

国家25℃标准pH值
英国9.185
美国9.180
中国9.177

因此工程中常说的“pH9.18标准液”,实际上也是对标准值进行适当简化后的常用称呼。

六、为什么不同国家标准pH值略有差异?

从表中可以看到,大部分标准缓冲液在英国、美国和中国体系中的pH值非常接近,但并不完全一致。

造成这种差异的因素可能涉及所采用的标准定义、标准溶液组成、配制条件、参考测量体系及数值取舍等。因此,在高精度pH测量和校准中,应使用与仪表设置及标准液证书相匹配的数据。

七、碳酸盐缓冲液标准值

表中给出的碳酸盐缓冲体系由0.025 mol/L NaHCO₃和0.025 mol/L Na₂CO₃组成。

国家25℃标准pH值
英国10.001
美国10.012
中国

原始资料没有列出中国对应标准值,因此本文保持为空,不进行推算。

八、饱和氢氧化钙标准液

饱和Ca(OH)₂属于高pH标准缓冲体系。在25℃条件下,不同标准体系数据如下:

国家25℃标准pH值
英国12.435
美国12.47
中国12.547

相比pH4和pH7附近的标准液,高碱性标准液在不同标准体系之间的数值差异更加值得注意。

九、pH仪校准时到底应该输入哪个值?

校准时首先应确认标准液本身采用的标准体系和标称值。最可靠的方法是查看标准缓冲液瓶身标签、产品证书或仪表说明书,而不是仅根据“pH4”“pH7”或“pH9”这样的通俗名称直接输入。

其次还要考虑温度。本文表格全部是在25℃条件下进行比较,而同一种标准缓冲液在其他温度下的pH值还会发生变化。

十、中国常用25℃标准值快速查询

标准缓冲液中国25℃pH值
0.05 mol/L 四草酸氢钾1.679
饱和酒石酸氢钾3.555
0.05 mol/L 邻苯二甲酸氢钾4.005
0.025 mol/L KH₂PO₄ + 0.025 mol/L Na₂HPO₄6.859
0.01 mol/L Na₂B₄O₇9.177
饱和Ca(OH)₂12.547

十一、这张表与温度对照表有什么区别?

文章图片 - 中国、英国和美国pH标准缓冲溶液对照表:25℃标准pH值比较

标准缓冲液温度对照表主要解决“同一种标准液在不同温度下pH值如何变化”的问题;本文则是在固定25℃条件下比较英国、美国和中国不同标准体系给出的标准pH值。

实际校准时,这两个因素都需要考虑:一方面要确定标准体系,另一方面要确定标准液实际温度。

总结

英国、美国和中国使用的pH标准缓冲体系整体接近,但部分标准pH值存在细微差异。例如25℃下邻苯二甲酸氢钾分别为4.008、4.008和4.005,磷酸盐缓冲液分别为6.858、6.865和6.859,四硼酸钠分别为9.185、9.180和9.177。

因此,进行精确pH仪校准时,应同时确认所使用标准液的标准体系、组成、实际温度以及产品证书给出的标准pH值。