pH 是溶液中氢离子浓度的量度。大多数生化和化学反应对 pH 敏感，因此准确的 pH 测量和缓冲液制备是可重复结果的前提。

pH 电极

标准 pH 电极是一种复合电极，包含一个玻璃膜，该膜会产生与氢离子活度成比例的电位。该电位相对于内部参比电极进行测量。仪表将电压转换为 pH 读数。

为获得准确测量，每天至少用两种缓冲液（通常为 pH 4.0、7.0 和 10.0）校准电极。校准斜率应在理论能斯特斜率（25 °C 时为 59.16 mV/pH）的 95–102% 之间。

电极维护

将电极保存在存储溶液或 pH 4 缓冲液中——切勿保存在蒸馏水中，否则会从玻璃膜中浸出离子。如果响应变慢，依次用 0.1 M HCl 和 0.1 M NaOH 清洗电极，然后冲洗并重新校准。

测量时，轻轻搅拌溶液并让读数稳定。温度同时影响电极响应和缓冲液平衡——始终在与校准缓冲液相同的温度下测量，或使用具有自动温度补偿功能的仪表。

缓冲理论

缓冲液通过含有弱酸及其共轭碱来抵抗 pH 变化。Henderson–Hasselbalch 方程描述了这种关系：

pH = pKa + log([A⁻]/[HA])

缓冲液在其 pKa 的 ±1 pH 单位范围内最有效。为获得最大缓冲容量，酸和共轭碱的浓度应大致相等。

常用实验室缓冲液

• 磷酸盐（pKa₂ ≈ 7.2）：广泛用于生物检测，但可能与二价阳离子形成沉淀。
• Tris（25 °C 时 pKa ≈ 8.07）：分子生物学中常用；其 pH 值对温度高度依赖（ΔpKa/°C ≈ −0.028）。
• HEPES（pKa ≈ 7.55）：一种 Good 缓冲液，金属结合性极小，适用于细胞培养。
• 乙酸盐（pKa ≈ 4.76）：用于 DNA 提取和色谱分析。
• 柠檬酸盐（pKa ≈ 3.13、4.76、6.40）：在较宽的酸性范围内适用。

制备缓冲液

称取计算量的缓冲剂，溶解于约 80% 最终体积的蒸馏水中，搅拌下用 HCl 或 NaOH 调节 pH，然后定容至最终体积。始终在工作温度下调节 pH，并在定容后确认 pH 值。