氯化銀參比電極是一種基于銀 / 氯化銀電極反應的電化學參比電極,常用于測定溶液的電勢或作為電位分析中的基準電極。其電位穩(wěn)定性高、制備簡單,廣泛應用于水質(zhì)監(jiān)測、土壤分析、工業(yè)過程控制及實驗室電化學研究中。
結構組成
電極主體:由銀絲或鍍銀層構成,作為電子傳導載體。
氯化銀層:通過電化學氧化或化學沉淀法在銀表面形成 AgCl 鍍層,是電極反應的核心。
內(nèi)充液:通常為飽和 KCl 溶液(或特定濃度的 NaCl 溶液),提供 Cl?離子并維持電極電位穩(wěn)定。
多孔隔膜:如陶瓷芯、玻璃砂芯等,允許離子通過,同時防止內(nèi)充液與待測溶液快速混合。
電極反應原理
電極的半反應為:
其電極電位(25℃)由能斯特方程決定:
式中,EAgCl/Ag° 為標準電極電位(+0.2223 V vs. 標準氫電極,SHE),電位值隨 Cl?濃度固定而保持恒定。
類型 | 內(nèi)充液濃度 | 25℃時電位(vs. SHE) | 特點與應用場景 |
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飽和 KCl 型 | 飽和 KCl | +0.199 mV | 常用,電位穩(wěn)定性高,適用于常規(guī)水溶液分析。 |
3.3 mol/L KCl 型 | 3.3 mol/L KCl | +0.205 mV | 低溫下不易結晶,適合環(huán)境溫度波動較大的場景。 |
1 mol/L KCl 型 | 1 mol/L KCl | +0.233 mV | 用于需要低 Cl?濃度的特殊體系(如低鹽溶液)。 |
優(yōu)點:
電位穩(wěn)定性優(yōu)于甘汞電極,尤其在高溫(≤80℃)或強酸性條件下表現(xiàn)更佳。
不含汞,環(huán)保安全,符合現(xiàn)代實驗室健康與安全要求。
響應速度快,適合連續(xù)監(jiān)測或自動化分析系統(tǒng)。
缺點:
制備步驟(以銀絲電極為例)
鍍銀:將銀絲用砂紙打磨拋光,浸入稀硝酸(5%)中活化表面,然后通過恒電流電解法在硝酸銀溶液中鍍銀(電流密度約 10 mA/cm2,時間 10-30 分鐘)。
氯化銀鍍層形成:將鍍銀后的電極浸入 0.1 mol/L HCl 溶液中,以恒電流(1-5 mA)電解 10-20 分鐘,使銀表面生成致密 AgCl 層(呈灰白色)。
裝配內(nèi)充液:將電極插入充滿飽和 KCl 溶液的玻璃管中,密封并安裝多孔隔膜。
使用注意事項
活化處理:新電極或長期未用的電極需在飽和 KCl 溶液中浸泡 2 小時以上,確保 Cl?濃度平衡。
避免污染:
溫度補償:溫度偏離 25℃時,需通過能斯特方程校正電位(每℃約變化 0.3 mV)。
儲存方法:長期不用時,浸泡在飽和 KCl 溶液中或干燥密封保存,避免鍍層脫水開裂。
實驗室分析
環(huán)境監(jiān)測
工業(yè)過程控制
生物醫(yī)學領域
電極類型 | 電位(vs. SHE, 25℃) | 優(yōu)點 |
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