指示电极
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指示电极的作用原理
电极的作用原理指的是电极在电化学反应中发挥的作用,主要包括以下几个方面:
1. 电极的电荷转移作用:电极是电化学反应中的媒介,在反应中接受或释放电荷。
在氧化还原反应中,电子在电极表面的物质上进行传递,实现氧化和还原的电子转移。
2. 电极的界面作用:电极与电解质溶液之间的界面是电化学反应进行的地方。
电极表面上的活性位点可以与电解质溶液中的离子或分子发生反应,从而引起电化学反应的发生。
3. 电极的催化作用:某些电极材料具有催化性能,可以促进电化学反应的进行。
这些电极材料可以提高反应速率、降低反应活化能、改变反应机理等,从而增强电化学反应的效率。
4. 电极的传递作用:电极是电流的进出口,通过电极的传递作用可以实现电荷的外部转移和集中分配。
电极的形状、尺寸、材料等因素会影响电流在电极表面的分布和传递效率。
综上所述,电极在电化学反应中的作用原理可以概括为电荷转移、界面作用、催化作用和传递作用这几个方面。
这些作用通过调控电极表面的化学性质、电子传
递机制等,影响着电化学反应的进行和效率。
1、指示电极和工作电极有何区别?如何定义?(5分)用来指示电极表面待测离子的活度,用于测定过程中溶液本体浓度不发生变化的体系的电极,称为指示电极。
用来发生所需要的电化学反应或响应激发信号,用于测定过程中本体浓度会发生变化的体系的电极,称为工作电极。
主要区别是:测定过程中溶液本体浓度是否发生变化。
因此,在电位分析法中的离子选择电极、极谱分析法中的滴汞电极都称为指示电极。
在电解分析法和库仑分析法的铂电极上,因电极反应改变了本体溶液的浓度,故称为工作电极。
2、比较化学滴定、电位滴定、库仑滴定之间的异同。
(5分)普通的化学滴定法是依靠指示剂颜色变化来指示滴定终点。
如果待测溶液有颜色或浑浊时,终点的指示就比较困难,或者根本找不到合适的指示剂。
而电位滴定法是在滴定过程中,通过测量电位变化以确定滴定终点的方法,和直接电位法相比,电位滴定法不需要准确的测量电极电位值,因此,温度、液体接界电位的影响并不重要,其准确度优于直接电拉法。
但是在滴定到达终点前后,滴液中的待测离子浓度往往连续变化n 个数量级,引起电位的突跃,被测成分的含量仍然通过消耗滴定剂的量来计算。
库仑滴定是指在特定的电解液中,以电极反应的产物作为滴定剂(电生滴定剂,相当于化学滴定中的标准溶液)与待测物质定量作用,借助于电位法或指示剂来指示滴定终点。
与其他的滴定相比,库仑滴定并不需要化学滴定和其它仪器滴定分析中的标准溶液和体积计量,简化了操作过程;库仑滴定中的电量较为容易控制和准确测量;沉定剂来自于电解时的电极产物,可实现容量分析中不易实现的沉定过程;方法的灵敏度、准确度较高;易于实现自动滴定等特点。
3、极谱定性、定量的依据是什么。
(5分)极谱定性分析的依据是:在一定条件下,每种物质的半波电位是个固定值,不因该物质在电解液中所含的浓度不同而不变化。
定量分析根据极谱扩散电流方程和极谱波方程式 极谱扩散电流方程⎰==ττ0613221607)(1)(c t m nD dt i i t d d 平均 当温度、底液及毛细管特性不变时,极限扩散电流与浓度成正比,这既是极谱定量分析的依据。
指示电极名词解释指示电极是一种电子元器件,它的主要作用是将它所测量的电压、电流或浊度变化指示出来。
它一方面可以接受其他电子器件所发出的信号,另一方面可以将它表示出来。
电子指示电极在很多场合发挥着重要作用,如仪器仪表、计算机显示屏、电脑监视器、报警系统等。
它们的作用是,当电子元器件的工作状态发生变化时,它们可以指示出这种变化,从而使操作者有效地控制电子系统的状态。
指示电极的工作原理是:将电压、电流或浊度的变化,通过一种或多种特定的方式,指示出来。
这里,“指示”的定义是指制作出和本常电流或参考电压比较符号相同的指示,也可以指出偏离所测量的值的程度。
不同的指示电极有不同的指示方式。
例如,有些指示电极将所测量的变化用数字显示出来,而有些指示电极则是用指针或灯光、声音等方式来表示变化。
指示电极的分类也不尽相同,通常可以按以下几种方式分:按用途分,根据用途的不同可以将指示电极分为仪表指示电极、控制指示电极、计量指示电极、显示指示电极等;按工作原理分,根据工作原理可以将指示电极分为可调指示电极、比较指示电极、比率指示电极等;按功能特性分,根据其功能特性可分为数字显示器、指针显示器、可调电阻、低频等等;按使用方式分,可分为电脑控制方式、自动控制方式、手动控制方式等。
指示电极的发展已经有了很大的变化,技术也在不断进步。
近年来,随着智能电子技术的发展,指示电极也取得了巨大进展,它可以提供较为精确和实时的指示,可以解决许多电子技术研究中出现的瓶颈,以达到更高精度的要求。
同时,指示电极的应用也越来越广泛,不仅可以应用在电子仪器仪表,还可以应用在电力系统自动控制、计算机等领域,以使操作更方便、更安全。
从以上可以看出,指示电极的作用是不可或缺的,它的应用可以说是无处不在,扮演着把电子元器件的变化指示出来的重要角色。
如今,人们对指示电极也越来越重视,不断发现新的应用领域,不断地改进已有的性能,提高产品的智能化和可靠性,以满足不同行业的不同需求。
一、参比电极、指示电极、工作电极、辅助电极1.指示电极用来指示电极表面待测离子的活度,在测量过程中溶液本体浓度不发生变化的体系的电极。
如电位测量的电极,测量回路中电流几乎为零,电极反应基本上不进行,本体浓度几乎不变。
2.工作电极用来发生所需要的电化学反应或响应激发信号,在测量过程中溶液本体浓度发生变化的体系的电极。
如电解分析中的阴极等。
3.参比电极用来提供标准电位,电位不随测量体系的组分及浓度变化而变化的电极。
这种电极必须有较好的可逆性、重现性和稳定性。
常用的参比电极有SHE、Ag/AgCl、Hg/Hg2Cl2电极,尤以甘汞电极(SCE)使用得最多。
4.辅助电极--或称对电极在电化学分析或研究工作中,常常使用三电极系统,除了工作电极,参比电极外,还需第三支电极,此电极所发生的电化学反应并非测示或研究所需要的,电极仅作为电子传递的场所以便和工作电极组成电流回路,这种电极称为辅助电极或对电极。
二、去极化电极和极化电极1.去极化电极在电化学测量中,电极电位不随外加电压的变化而变化,或当电极电位改变很小时所产生的电流改变很大的电极。
如饱和甘汞电极、电位分析法中的离子选择电极均为去极化电极。
2.极化电极在电化学测量中,电极电位随外加电压的变化而变化,或当电极电位改变很大时所产生的电流改变很小的电极。
极化电极被极化时,电极电位将偏离平衡体系的电位,偏离值称为过电位。
如电解、厍仑分析中的工作电极及极谱分析法中的指示电极都是极化电极。
产生极化的原因(主要有两种)浓差极化可逆且快速的电极反应使电极表面液层内反应离子的浓度迅速降低(或升高)--->电极表面与溶液本体之间的反应离子浓度不一样,形成一定的浓度梯度--->产生浓差极化--->电极表面液层的离子浓度决定了电极的电位,此电位偏离了电极的平衡电位,偏离值称为浓差过电位。
电化学极化电极的反应速度较慢―――>当电流密度较大时,引起电极上电荷的累积―――>产生电化学极化―――>电极的电位取决于电极上所累积的电荷,此电位偏离了电极的平衡电位,偏离值称为活化过电位。
常用的指示电极金属指示电极可以分为四大类:根据材料不同,指示电极可分为四大类: 1、玻璃指示电极玻璃电极是最常见的指示电极,适用于溶液pH的精密测定,且易于长期保存。
2、铂电极铂电极适用于弱酸和弱碱的测定,还适用于非水溶液中Na+浓度的测定。
3、铂——铑合金指示电极铂——铑合金指示电极有更高的稳定性,但它对氧的反应活性比铂电极小,需要在水或超纯水中使用,不能用于氯化物溶液中。
3、燃烧匙和滴定管一样,燃烧匙和吸量管都只能精确地加入到需要的量,而不能准确地测量到真实的值,因为他们都是从微量开始,而且仅限于加入少量的物质进行标定。
燃烧匙和滴定管相比,还多了很多功能。
燃烧匙通过燃烧的方法,可以消除水平面上的压力,来测量溶液的体积。
滴定管则是通过旋转,改变滴定管的高度,来测量溶液的体积。
4、放电电极通常被用于多组电池的测量。
它们主要用于测量溶液的活度。
比如,测量酸的活度时,我们用它来给电池充电;在测定pH时,我们用它来给测量溶液的浓度。
放电电极由电解质溶液作为电池,由两个或两个以上电极提供信号电流。
通常,电极是经过镀金或者涂上铂。
它们所使用的电解质溶液都有酸碱性,因此,要注意不要把它们的内部弄脏,否则会影响到它们的灵敏度和稳定性。
5、电位差计也被称为电流计,它们是非常理想的电化学实验室常用仪器。
通过测量它们输出的电压,可以计算出待测溶液的pH。
例如:电位差计使用盐桥来产生一个电位差,这样就可以通过测量这个电位差,得知溶液的pH了。
电位差计具有一个相当精确的内部电阻,它们可以达到几千欧姆,而它们与电路的连接,是完全绝缘的。
因此,即使它们不小心摔碎了,也不会发生危险。
6、容量瓶也是一种基本的电化学实验仪器。
它们的名字叫电化学容量瓶。
它们由硬质玻璃制成,主要是用来测量溶液中的物质的量,它们的电极是直接插入溶液中,并与之发生反应,然后通过读取溶液的pH,计算出溶液中的物质的量。
容量瓶的玻璃是由硝酸银的水溶液浸泡而成的,因此,通过读取溶液的pH,可以计算出溶液中的物质的量。
pH指示电极、参比电极、pH复合电极的概念、组成和分类一、pH指示电极对溶液中氢离子活度有响应,电极电位随之而变化的电极称为pH指示电极或pH测量电极。
pH指示电极有氢电极、锑电极和玻璃电极等几种,但最常用的是玻璃电极。
玻璃电极是有玻璃支杆,以及由特殊成份组成的对氢离子敏感的玻璃膜组成。
玻璃膜一般呈球泡状,球泡内充入内参比溶液,插入内参比电极(一般用银/氯化银电极),用电极帽封接引出电线,装上插口,就成为一支pH指示电极。
单独一支pH指示电极是无法进行测量的,它必须和参比电极一起才能测量。
二、参比电极对溶液中氢离子活度无响应,具有已知和恒定的电极电位的电极称为参比电极。
参比电极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和银/氯化银电极等几种。
最常用的是甘汞电极和银/氯化银电极。
参比电极在测量电池中的作用是提供并保持一个固定的参比电势,因此对参比电极的要求是电势稳定、重现,温度系数小,有电流通过时极化电势小。
三、pH复合电极将pH玻璃电极和参比电极组合在一起的电极就称为pH复合电极。
外壳为塑料的就称为塑壳pH复合电极。
外壳为玻璃的就称为玻璃pH复合电极。
复合电极的最大优点是合二为一,使用方便。
pH复合电极的结构主要由电极球泡、玻璃支持杆、内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导线、插口等组成。
⑴电极球泡:它是由具有氢功能的锂玻璃熔融吹制而成,呈球形,膜厚在0.1~0.2mm 左右,电阻值<250兆欧(25℃)。
⑵玻璃支持管:是支持电极球泡的玻璃管体,由电绝缘性优良的铅玻璃制成,其膨胀系数应与电极球泡玻璃一致。
⑶内参比电极:为银/氯化银电极,主要作用是引出电极电位,要求其电位稳定,温度系数小。
⑷内参比溶液:零电位为7pH的内参比溶液,是中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液,玻璃电极与参比电极构成电池建立零电位的pH值,主要取决于内参比溶液的pH值及氯离子浓度。
⑸电极塑壳:电极塑壳是支持玻璃电极和液接界,盛放外参比溶液的壳体,由PPS塑压成型。
仪器分析名词解释:1指示电极:在电化学电池中借以反映待测离子活度,发生所需电化学反应或激发信号的电极。
2参比电极:在恒温恒压条件下,电极电位不随溶液中待测离子活度的变化而变化,具有基本恒定电位值的电极。
3钠差(碱差):当电极测定PH>9.5或钠离子浓度较高的溶液时,ph值的测定值低于真实值,偏小而产生负误差。
4酸差:测定pH<1的强酸溶液时, PH的测定值高于真实值,产生正误差。
5原子光谱法:以测量气态原子离子外层或内层电子能级跃迁所产生的光谱为基础的成分分析方法。
6分子光谱法:以测量分子转动能级,分子中原子的振动能级(包括分子转动能级),分子的电子能级(包括振-转能级)等的能级跃迁而产生的分子光谱为基础的定性定量和物质结构分析的分析方法。
7生色团(Chromphre)含有π键的不饱和基团,能产生n-π*,π-π*跃迁。
8助色团(Auxochrome)含有非键电子对的饱和基团,本身没有生色功能:与生色团相连时,发生n-π共轭作用,增强生色团的生色能力。
9红移(Red shift)某化合物的最大吸收波长向长波方向移动。
10蓝移(Blue shift)某化合物的最大吸收波长向短波方向移动。
11增色/减色效应(Hyperchromic/Hypochromic effect):吸收强度(摩尔吸光系数)增大/减小的现象。
12荧光发射(Fluorescence emission)当激发态分子经过内转换或振动弛豫到达第一电子激发态的最低振动能级后,以辐射形式发射光量子,回到基态的过程。
13磷光发射(Phosphorescence emission)经过体系间跨越的分子再通过振动弛豫降至激发三重态的最低振动能级,跃迁回基态的各个能级并辐射发光的过程。
14振动弛豫(Vibrational relaxation)激发态分子与溶剂分子碰撞,以热能形式损失部分能量,以极快速度降至同一电子激发态的最低振动能级上。
指示电极名词解释
电极是指在电化学反应中用来导通电流的材料或装置。
电极由两个导电体组成,一个是阳极,另一个是阴极。
阳极是电化学反应中发生氧化反应的电极,而阴极则是发生还原反应的电极。
在电池或电解槽中,阳极是正极,阴极是负极。
当外电源连接到电池或电解槽时,正极(阳极)吸引阴极上的阴离子,而负极(阴极)吸引阳极上的阳离子,使得电荷可以在电极之间流动,形成电流。
电极通常由导电材料制成,常用的电极材料包括金属(如铜、铝、铁等)、碳(如石墨)、半导体材料(如硅)等。
选择适当的电极材料对于电化学反应的进行至关重要,因为不同的材料具有不同的电导率和化学稳定性。
例如,在电池中,正极通常采用化学稳定性好的材料,如铅、锌或锂,而负极通常使用具有良好的还原能力的材料,如锂或钙。
除了常规的阳极和阴极之外,还有一些特殊的电极。
例如,参比电极用于测量电势,电解电池中的辅助电极用于提供额外的电荷传递表面,以及工业和实验室中常用的工作电极。
总之,电极在电化学反应中起着至关重要的作用,它们是电流的导体,促进了氧化还原反应的进行。
通过选择合适的电极材料和正确的工作条件,人们可以控制和优化电化学反应,从而应用于不同领域,如电池、电解、电镀等。