云中漫步
第1楼2008/04/30
12、参比电极
(1)甘汞电极
实验室中最常用的参比电极是甘汞电极。作为商品出售的有单液接与双液接的两种,前
者的结构如图2所示。
图2 甘汞电极
甘汞电极的电极反应为:
Hg2Cl2 (s) + 2e- → 2Hg (l) + 2Cl-(a )
它的电极电位可表示为:
E甘汞 = E{Cl-| Hg2Cl2(s),Hg} = E{Cl-| Hg2Cl2(s),Hg}- ln a
E{Cl-| Hg2Cl2(s),Hg}为甘汞电极的标准电极电位,aCl‾为溶液中Cl-离子的活度。
由上式知,E甘汞值仅与温度T和aCl‾有关。甘汞电极中常用的KCl溶液有0.1 mol∙L–1、1.0 mol∙L–1和饱和等三种浓度,其中以饱和式最常用(使用时溶液内应保留少许KCl晶体,以保证饱和)。各种浓度的甘汞电极的电极电位与温度的关系见表1。
表1不同KCl溶液浓度的E甘汞与温度的关系
KCl溶液浓度/mol•dm-3 电极电位E甘汞/V
饱和
1.0
0.1 0.2412–6.61×10-4(t/℃–25)
0.2801–2.75×10-4(t/℃–25)
0.3337–8.75×10-5(t/℃–25)
各文献上给出的甘汞电极的电位数据常常不相符合,这是因为接界电势的变化对甘汞电极电位有影响,由于所用盐桥的介质不同也影响甘汞电极电位的数据。
使用甘汞电极时须注意:
① 因甘汞电极在高温时不稳定,故它一般适用于70℃以下的测量;
② 甘汞电极不宜用在强酸或强碱性介质中,因此时的液体接界电位较大,且甘汞电极可能被氧化;
③ 若被测溶液中不允许含有氯离子,则应避免直接插入甘汞电极,这时应使用双液接甘汞电极;
④ 保持甘汞电极的清洁,不得使灰尘或局外离子进入该电极内部;
⑤ 当电极内部溶液太少时应及时补充。
饱和甘汞电极在实验中的制备方法:取玻璃电极管,在其底部焊接一铂丝。取化学纯汞约1 mL,加入洗净并干燥的电极管中,铂丝应全部浸没。在一个干净的研钵中放一定量的甘汞(Hg2Cl2)、数滴纯净汞与少量饱和KCl溶液,仔细研磨后得到白色的糊状物(在研磨过程中,如果发现汞粒消失,应再加一点汞;如果汞粒不消失,则再加一些甘汞……以保证汞与甘汞相互饱和)。随后,在此糊状物中加入饱和KCl溶液,搅拌均匀成悬浊液。将此悬浊液小心地倾入电极容器中,待糊状物沉淀在汞面上后,注入饱和KCl溶液,并静止一昼夜以上,即可使用。
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第2楼2008/04/30
(2)银-氯化银电极
银-氯化银电极与甘汞电极相似,都是属于金属-微溶盐-负离子型的电极。它的电极反应
和电极电位表示如下:
AgCl(s) + e- → Ag(s) + Cl–(a )
E{Cl– | AgCl , Ag}=E{Cl– | AgCl , Ag}– ln a
可见,E{Cl– | AgCl , Ag}也只决定于温度与氯离子活度a 。
制备银-氯化银电极方法很多。较简便的方法是:取一根洁净的银丝与一根铂丝,插入1.0 mol∙L–1的盐酸溶液中,外接直流电源和可调电阻进行电镀。控制电流密度为5 mA∙cm-2,通电时间约5min,在作为阳极的银丝表面即镀上一层AgCl。用去离子水洗净,为防止AgCl层因干燥而剥落,可将其浸在适当浓度的KCl溶液中,保存待用。
银-氯化银电极的电极电位在高温下较甘汞电极稳定。但AgCl(s)是光敏性物质,见光易分解,故应避免强光照射。当银的黑色微粒析出时,氯化银将略呈紫黑色。