參比電極：本質(zhì)與作用

這篇文章旨在向用戶介紹電極測量中最重要的一個(gè)方面——參比電極。它們正是您在測量過程中遇到的大多數(shù)困難的根源，更具體地說，是參比電極的“液接界"（liquid junction）問題。

因此，更深入地了解參比電極所扮演的角色，對(duì)用戶來說具有極大益處。我們將討論各種類型的參比電極以及構(gòu)成它們的各個(gè)組成部分。此外，我們還將回顧它們各自的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，以便您能為自己的應(yīng)用選擇合適的參比電極。

參比電極的重要性

參比電極的目的是完成電學(xué)回路，并為電化學(xué)測量提供一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。它通過提供一個(gè)隔離且穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從而產(chǎn)生一個(gè)可預(yù)測的電壓值。參比電極的有效性體現(xiàn)在它能夠產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定且可重復(fù)的電位，用于與指示電極的電位進(jìn)行比較。

參比電極的結(jié)構(gòu)

典型的參比電極由一個(gè)內(nèi)部元件組成，通常是銀-氯化銀（Ag/AgCl），被含有電解質(zhì)的填充溶液所包圍。通常，這種溶液是飽和了AgCl的KCl溶液，裝在一個(gè)玻璃或塑料主體鹽橋中，并在液接界處終止。

重要的是，內(nèi)部元件必須始終保持濕潤并被參比電解質(zhì)填充液所包圍。因此，VLC 所有參比電極在出廠時(shí)均已預(yù)填充參比填充液。此外，在運(yùn)輸過程中，必須用膠帶或橡膠塞密封填充孔，以防止溶液泄漏。使用前必須移除密封件。否則，隨著填充液從液接界漏出，電極內(nèi)部將形成真空。這種情況會(huì)持續(xù)，直到填充液無法再流出電極。這將導(dǎo)致讀數(shù)漂移或不穩(wěn)定。

我們運(yùn)輸參比電極時(shí)，通常會(huì)在電極前端套上一個(gè)含有參比填充液的護(hù)帽，覆蓋液接界。與內(nèi)部元件一樣，保持液接界濕潤是必要的，因?yàn)檫@有助于電極正常工作。

參比電極的液接界

液接界允許參比電解質(zhì)填充液泄漏到樣品中。因此，它完成了電位測量所需的電學(xué)回路。VLC 可以制造各種配置和材料的參比電極。此外，還有多種液接界樣式和材料可供選擇。然而，請(qǐng)記住，不存在“通用"的液接界。不同液接界類型之間的主要區(qū)別在于每個(gè)液接界-樣品界面產(chǎn)生的電位，以及參比填充液通過液接界流入樣品的流速。液接界類型的選擇主要取決于具體應(yīng)用。

液接界有兩種基本類型。第一種是“流動(dòng)式"液接界。這種類型的液接界允許電解質(zhì)整體（液體/凝膠）通過接界與樣品接觸（見下文中的玻璃套管和開放孔示例）。這種類型的液接界具有中等到高的流速，并且提供低電阻和低液接界電位，但樣品污染程度較高。

第二種液接界類型是“擴(kuò)散式"液接界（見下文中的環(huán)形陶瓷、陶瓷芯和聚四氟乙烯示例）。這種類型只允許電解質(zhì)的離子通過接界進(jìn)入測試樣品。擴(kuò)散式液接界具有較低的流速和較少的樣品污染，但容易堵塞。下一節(jié)的表格將描述 Alpha 提供的各種參比液接界以及其他關(guān)鍵細(xì)節(jié)。

參比電極的液接界電位

當(dāng)參比電極置于樣品中時(shí)，在參比填充液與樣品的交界處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電位。這就是液接界電位。它產(chǎn)生的原因是參比填充液與樣品之間的成分差異。液接界設(shè)計(jì)允許參比填充液與樣品之間的離子相互擴(kuò)散。然而，不同離子以不同速率擴(kuò)散，因此它們攜帶的電荷在接界處的移動(dòng)將不相等。因此，形成了參比接界電位。我們可以通過仔細(xì)選擇液接界材料和填充液來控制該電位的大小和穩(wěn)定性。