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金属基电极

日期:2024-04-27 15:11
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摘要:

金属基电极

以金属为基体的电极,其特征是电极上有电子交换,存在氧化还原反应。它可分成以下四种:

1  **类电极(金属/金属离子电极)

这类电极是由金属与该金属离子溶液组成,M|Mn+。如将洁净光亮的银丝插入含有银离子的溶液(如AgNO3)中,其电极反应为:

Ag+ + e → Ag

25℃时,电极电位如式(3-1)所示:

          φ=φ0Ag+,Ag +0.059 lg aAg+                     3-1

这类电极的形成,要求金属的标准电极电位为正值,在溶液中,金属离子以一种化合价形式存在。CuAgHg等能满足以上要求,形成这类电极。有些金属的标准电位虽较负,但由于动力学因素,氢在其上有较大的超电位,也可用作电极,如ZnCdInTiSnPb等。

2  **类电极(金属/难溶盐电极)

这类电极由金属、该金属的难溶盐和该难溶盐的阴离子溶液组成。如银-氯化银电极(Ag/AgClCl-),它的电极反应为:

AgCl + e → Ag + Cl-

25℃Ag/Ag+电极的电位如式3-1所示。当存在AgCla(Ag+)将由溶液中氯离子的活度和氯化银的溶度积Ksp,AgCl来决定。

                            a =Ksp,AgCl/a                        3-2

代入式(3-1),得:

  φ=φ0 +0.059 lgKsp,AgCl0.059 lg a

                         φ=φ0 0.059 lg a                           3-3

a 一定时,电极电位是稳定的,电极反应是可逆的。在测量电极的相对电位时,常用它代替标准氢电极(SHE)作参比电极用。它克服了氢电极使用氢气的不便,且比较容易制备。电化学分析中将它作为二级标准电极。

类似的电极还有:甘汞电极(Hg|Hg2Cl2);硫酸亚汞电极(Hg|Hg2SO4 ),其电位值见表3-1

3-1  二级标准电极电位表(25℃

电极

电极电位(vs.SHE/V

甘汞Hg/Hg2Cl2 

0.10mol/L KCl

1.0mol/L KCl

饱和KCl

 

 

0.334

0.282

0.242

银-氯化银Ag/AgCl 

0.10mol/L KCl

1.0mol/L KCl

饱和KCl

 

 

0.288

0.228

0.199

硫酸亚汞Hg/Hg2SO4 

0.5mol/L K2SO4

饱和K2SO4

 

 

0.682

0.650

3  第三类电极金属两种难溶盐-难溶盐阳离子

这类电极由金属,两种具有相同阴离子的难溶盐(或难离解的配合物),含有**种难溶盐(或难离解的配合物)的阳离子组成。例如:草酸根离子能与银和钙离子生成草酸银和草酸钙难溶盐,在以草酸银和草酸钙饱和且含有钙离子的溶液中,用银电极可以指示钙离子的活度。

Ag|Ag2C2O4CaC2O4Ca2+

25℃时,银电极电位用式(3-1)计算。由难溶盐的溶度积,可得:

                                                                           3-4

                                            (3-5)

 

                              (3-6)

其中:                                              (3-7)

如果形成难离解的配合物,也可组成第三类电极,汞与EDTA形成的配合物组成的电极是一个很好的例子。电极体系为:

Hg|HgY2-CaY2-Ca2+

        3-8

  其中Kf是配合物的形成常数。这种电极可在电位滴定中用作pM的指示电极。在滴定终点附近,由于M离子绝大部分形成MY2-,故[HgY2-]/[MY2-]比值可视为基本不变,所以:

                                                      3-9

4  零类电极(惰性金属电极)

这类电极由一种惰性金属(铂或金)与含有可溶性金属离子的氧化态和还原态物质的溶液组成。如:Pt|Fe3+Fe2+

                        (3-10)

惰性金属不参与电极反应,仅仅提供交换电子的场所。

第三节  离子选择性电极

1 离子选择性电极的分类

离子选择性电极的基本构造包括三部分:

1) 敏感膜;

2) 内参液。它含有与膜及内参比电极响应的离子;

3) 内参比电极。通常用Ag-AgCl电极。

有的离子选择性电极不用内参液和内参比电极,它们在晶体膜上压一层银粉,把导线直接焊在银粉层上,或把第三层膜涂在金属丝或片上制成涂层电极。

根据敏感膜的类型,离子选择性电极的命名和分类如下:

晶体电极

均相膜电极

异相膜电极

刚性基质电极(各种玻璃电极)

流动

载体

电极

带正电荷载体电极

带负电荷载体电极

中性载体电极

敏化

电极

气敏电极

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

近些年来,还出现了一些新类型选择性电极,如离子敏感场效应管电极、修饰电极、**电极、分子选择性电极等,它们未被列入以上分类之中。

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