參比電極
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reference electrode 測(cè)量各種電極電勢(shì)時(shí)作為參照比較的電極。將被測(cè)定的電極與精確已知電極電勢(shì)數(shù)值的參比電極構(gòu)成電池,測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)數(shù)值,就可計(jì)算出被測(cè)定電極的電極電勢(shì)。參比電極必須是電極反應(yīng)為單一的可逆反應(yīng),電極電勢(shì)穩(wěn)定和重現(xiàn)性好。通常多用微溶鹽電極作為參比電極,氫電極只是一個(gè)理想的但不易于實(shí)現(xiàn)的參比電極。常用參比電極列表如下。
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正文
測(cè)量電極電勢(shì)時(shí)作參照比較的電極。嚴(yán)格地講,標(biāo)準(zhǔn)氫電極只是理想的電極,實(shí)際上并不能實(shí)現(xiàn)。因此在
實(shí)際進(jìn)行電極電勢(shì)測(cè)量時(shí)總是采用電極電勢(shì)已精確知曉而且又十分穩(wěn)定的電極作為相比較的電極。測(cè)量由這類電極與被測(cè)電極組成電池的電動(dòng)勢(shì),可以計(jì)算被測(cè)電極的電極電勢(shì)。
在參比電極上進(jìn)行的電極反應(yīng)必須是單一的可逆反應(yīng),其交換電流密度較大,制作方便,重現(xiàn)性好,電極電勢(shì)穩(wěn)定。一般都采用難熔鹽電極作為參比電極。參比電極應(yīng)不容易發(fā)生極化;如果一旦電流過大,產(chǎn)生極化,則斷電后其電極電勢(shì)應(yīng)能很快恢復(fù)原值;在溫度變化時(shí),其電極電勢(shì)滯后變化應(yīng)較小?! ?/p>
種類
氫電極
用鍍有鉑黑的鉑片為電極材料,在氫氣氛中浸沒或部分浸沒于用氫飽和的電解液中,即可組成氫電極。其電極電勢(shì)EH2與溫度T、溶液的pH值和氫氣的壓力pH2(大氣壓)有關(guān):
式中R 為氣體常數(shù);F 為法拉第常數(shù);T 為熱力學(xué)溫度;n為反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)。有時(shí)采用與研究體系相同的溶液作為氫電極的溶液,以消除液體接界電勢(shì)。氫電極容易失效,應(yīng)當(dāng)避免在溶液中出現(xiàn)易被還原或易發(fā)生吸附中毒的物質(zhì),如氧化劑、易還原的金屬離子、砷化物和硫化物等?! ?/p>
甘汞電極
由汞、甘汞和含Cl-的溶液等組成,常用Hg|Hg2Cl2|Cl-表示。 電極內(nèi),汞上有一層汞和甘汞的均勻糊狀混
合物。用鉑絲與汞相接觸作為導(dǎo)線。電解液一般采用氯化鉀溶液。用飽和氯化鉀溶液的甘汞電極稱為飽和甘汞電極,這是最常用的參比電極;而用1N氯化鉀溶液的則稱為當(dāng)量甘汞電極。甘汞電極的電極電勢(shì)與氯化鉀濃度和所處溫度有關(guān)。它在較高溫度時(shí)性能較差?! ?/p>
銀|氯化銀電極
由覆蓋著氯化銀層的金屬銀浸在氯化鉀或鹽酸溶液中組成。常用 Ag|AgCl|Cl-表示。一般采用銀絲或鍍銀鉑絲在鹽酸溶液中陽極氧化法制備。銀|氯化銀電極的電極電勢(shì)與溶液中Cl-濃度和所處溫度有關(guān)?! ?/p>
汞|氧化汞電極
這是堿性溶液體系常用的參比電極,表示式為Hg|HgO|OH-。它由汞、氧化汞和堿溶液等組成,其結(jié)構(gòu)同甘汞電極。它的電極電勢(shì)取決于溫度和溶液的pH值。
汞|硫酸亞汞電極
它適用于硫酸溶液或硫酸鹽溶液體系。電極由汞、硫酸亞汞和含 SO娸的溶液等所組成,表示式為Hg|Hg2SO4|SO娸。其結(jié)構(gòu)同甘汞電極,它的電極電勢(shì)與溫度和溶液中SO娸的濃度有關(guān)。
有機(jī)電解質(zhì)溶液體系中,常采用相同溶劑的有機(jī)電解質(zhì)溶液的Ag|Ag+電極和 Ag|AgCl|Cl-電極為參比電極。熔鹽體系中,常用熔鹽Ag|Ag+電極和Pt|Pt2+ 電極,但熔鹽體系尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表。
參考書目 D.J.G.Ives and G.J. Jang, Reference Electrodes,Academic Press, New York, 1961.
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