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文檔簡介
1、工作電極參比電極對電極研究對象工作電極參比電極:確定工作電極電位輔助電極有時也稱對電極:傳導電流三電極體系含兩個回路,一個回路由工作電極和參比電極組成, 用來測試工作電 極的電化學反應過程,另一個回路由工作電極和輔助電極組成, 起傳輸電子形成 回路的作用。電化學需要兩個電極同時發生氧化還原反應,那么需要兩個電極但是針對您要研究的工作電極,需要參比電極精確地控制工作電極的電極電位,那么就需要額外的參比電極,以三者成為三電極體系。參比電極和工作電極構成測試回路,體系可當成斷路。工作電極和對電極構成另外的回路, 是構成電解槽的回路,滿足電化學反應平衡 的。研究的是工作電極,只有精確地測定工作電極的電
2、位,才能夠考察電位同電化學 反應,吸附等界面反應的規律。至于輔助電極和工作電極之間的聯系,主要是在于構建電化學反應平衡,另外 要 保證輔助電極不要影響到工作電極。而確定輔助電極和工作電極之間的電位,用電壓表就 ok 了,不需要雙參比電極 分別確定兩電極電位。當然,是否以后的電化學工作站,可以確定雙參比,分別控制輔助電極和參比電 極,可能也算是個新思路吧三電極是指工作電極;電導電極;甘汞電極。用上電化學工作站的時候需要用上 250ml電解池再放上三電極做自己想要做的式樣。同時,三個電極不要接觸上,但要盡可能的近工作電極與對電極構成電流的回路, 它們之間的電壓叫槽牙,可用普通的伏特計 測量。工作電
3、極與參比電極之間通過高輸入阻抗的電位差計測量,類似于電位法的裝置,是用來監控工作電極電位的線路。上面有位說是斷路,不確切,應該有 微小電流流過。樓上的說得都差不多了,本人補充點:參比電極要盡可能地靠近研究電極,一般 用甘汞電極;輔助電極也就是對電極一般用鉆電極或者其他,面積一般比研究 電極的大5倍或以上。對于電化學三電極體系的工作原理,用一句話概括就是 三電極兩回路:三電極指的是工作電極、參比電極和對電極,工作電極又稱為研究電極,顧名思 義就是我們所要考察的電極;參比電極是用來測量工作電極電勢的; 對電極又稱 為輔助電極,只是用來通過電流的兩回路指的是極化回路和測量回路電化學研究最常用的測試手
4、段是電極極化曲線的測量, 在三電極體系中,通過對 工作電極施以不同的極化,測試電流密度與電勢的對應關系曲線,了解工作電極 的電化學性能。借貴寶地問一下,參比電極中Ag/AgCl和甘汞電極的區別,僅僅是參考電位不同 嗎,還是有其他不一樣的地方?Ag/AgCl與SC即比,具有較小的溫度系數,可制作的更加緊湊。要根據實驗體 系來選擇參比電極你也說過了,電化學需要兩個電極同時發生氧化還原反應, 但是一般情況下對電 極不發生氧化或還原反應,只起著導電的作用,而真正氧化或者還原的電極是工 作電極,那整個電路之發生了單一的反應啊?您提到的對電極不發生氧化或還原反應的,這句話是不對的在循環伏安測試中,如果工作
5、電極處于某一電位下的氧化或者還原反應,那么與之對應的對電極一定會發生還原或者氧化反應。這是一定的。因此,在電解槽中陽極和陰極的反應是成對出現的,而三電極體系是同一道理。因為維持電化學反應平衡是要由陽極氧化反應的失電子用于陰極反應的得電子上。電子不是槽電流產生的,而是電極反應產生的,發生一側的還原,必然有一 側的氧化,這才是真實的電化學反應平衡,是存在耦合關系的。前面說得很有道理,但是有一點我覺得不妥,你說陽極氧化反應的失電子用于陰 極反應的得電子上,我覺得在電解的時候陰極的電子是有電源負極提供的,雖然陽極氧化失去電子,但是他的電子也是回到電源正極。你說呢?我覺得我們應該探討下就是 陽極氧化失去
6、的電子回到正極上的情況,這么說回 到正極的話難道會增大電源的電壓,或者是這部分回到正極的電子作用到了陰極 還原所需要的電子工作電極的電位是相于參比電極來定的,因此比如說你用SC逐比,而你的電活性分子在0.6v可以氧化(vsSCE),那你就設定工作電極的位為0.6v電(其實從 電化學儀器上來講工作電極是接地的,其電位為0,改變的是參比電極電位為-0.6v ),這時工作電極上發生該分子的氧化反應,為了維持電荷平衡,那么在 對電極上將會產生相應的還原反應,至于是體系中的什么物質被還原,應該是 氧化電位最高的那種分子,因此通常是溶液中的氧電化學測量三電極系統:工作電極,輔助電極 (對電極),參比電極。
7、參比電極的作用是在測量過程中提供一個穩定的電極電位,對于一個三電極的測試系統,之所以要有一個參比電極,是因為有些時候工作電極和輔助電極(對電極)的電極電位在測試過程中都會發生變化的,為了確切的知道其中某一個電極 的電位(通常我們關心的是工作電極的電極電位),我們就必須有一個在測試過程 中電極電位恒定的電極作為參比來進行測量。如果可以確定輔助電極的電極電位在測試過程中是不發生變化或者變化可以忽略不計時,我們就不必使用參比電極。這就是所謂的雙電極測試系統。輔助電極的作用是在整個測試中形成一個可以讓 電流通過的回路,只有一個電極外電路上是不可能有穩定的電流通過的。這就好比電路里面必須要有火線和零線一
8、樣。因此 輔助電極對于電化學測試是必須的, 而參比電極則可以根據具體情況進行選擇,并不是一定要有的。參比電極(Reference electrode ):參比電極具有已知恒定的電位,為研究對 象提供一個電位標準。測量時,參比電極上通過的電流極小,不致引起參比電極 的極化。經常使用的參比電極主要有以下三種:A.標準氫電極(NHE :常以在標準狀態下,氫離子和氫氣的活度為1時的電位即E?為電極電位的基準,其值為0.B.甘汞電極(Calomel electrode ):甘汞電極是實驗室最常用的參比電極之一, 它的電極反應是:Hg2cl2 + 2e = 2Hg + 2Cl-,可見其電位與氯離子的濃度有
9、關。 當溶液中的KCl達到飽和時,叫做飽和甘汞電極(SCE,標準電極電位為0.2412 V; KCl濃度為1時的電極電位為0.2801 V; KCl濃度為0.1 M時的電極電位為 0.3337 V.C.銀氯化銀電極(Ag/AgCl):銀氯化銀電極也是實驗室最常用的參比電極之一, 其電極反應為:AgCl + e = Ag + Cl-,其電位也受Cl-濃度的影響。KCl飽和時 的電極電位為0.199 V.銀一氯化銀電極:銀一氯化銀電極具有非常良好的電極電位重演性、穩定性,由于它是固體電極, 故使用方便,應用很廣。甚至有取代甘汞電極的趨勢,這是由于汞有毒性,止匕外, 甘汞電極的溫度變化所引起的電極電
10、位變化的滯后現象較大,而氯化銀電極的高溫穩定性較好。它是一種常用的參比電極。AgCl在水中的溶解度約為10-5(25 C), 是很小的。但是如果在KCl溶液中,由于AgCl和Cl-能生成絡合離子,使其AgCl 的溶解度顯著增加。在1 MKCl溶液中,AgCl的溶解度為1.4X10-2 g/L,而在 飽和KCl溶液中則高達10 g/L。因此為保持電極電位的穩定,所用 KCl溶液需 要預先用AgCl飽和。特別是在飽和KCl溶液中更應注意。止匕外,如果把飽和KCl 溶液的Ag/AgCl電極插在稀溶液中,在液接界處KCl溶液被稀釋,這是部分原先 溶解的Ag離子將會分解,而析出Ag沉淀。這些Ag沉淀容易
11、堵塞參比電極管的 多孔性封口。由于上述缺點,通常不采用飽和KCl溶液作為Ag/AgCl電極的電解液。而是采用3.5 M KCl溶液作為電解液。止匕外,為了防止因研究體系溶液對 Ag/AgCl電極稀釋而造成的AgCl沉淀析出,可以在電極和研究體系溶液間放一 個盛有KCl溶液的鹽橋。Ag/AgCl電極對溶液內的離子十分敏感。溶液中存在0.01 M會引起電位變動0.10.2 mV。雖然受光照時,Ag/AgCl電極的電位并不立即 發生變化,但因為光照能促使 AgCl的分解,因此,應避免此種電極直接受到陽 光的照射。止匕外,在酸性溶液中的氧也會引起電位的變動,有時可達0.2 mV。氯化銀電極的制作方法有
12、數種,茲介紹常用的電解法說明如下: 取銀絲一根,用 丙酮除油,再用3 N HNO3溶液浸蝕,然后用蒸儲水洗凈后放在 0.1 N HCl溶液 中進行陽極氧化,用鋁絲作陰極,電解的陽極電流密度為0.4 mA/cm2,時間30min,氧化后的氯化銀電極呈淡紫色。用蒸儲水洗凈后,便可裝入參比電極管中 備用。在使用參比電極時,為了防止溶液間的相互作用和玷污, 常使用同種離子溶液的 參比電極。如在NaCl溶液中采用甘汞電極,在H2SO4溶液體系中采用硫酸亞汞 電極,在堿性體系中用氧化汞電極,而在中性氯化物溶液中則采用氯化銀電極等。工作電極,又稱研究電極,是指所研究的反應在該電極上發生。 工作電極可以是 固
13、體也可以是液體。采用固體電極時,為了保證實驗的重現性,必須注意建立合 適的電極預處理步驟。液體電極中常用汞或汞齊電極,它們均有可重現的均相表 面。輔助電極,又稱對電極,具作用是與工作電極組成回路,使工作電極上電流暢通, 以保證所研究的反應在工作電極上發生并且不影響研究電極上的反應。與工作電極相比,輔助電極應具有較大的表面積使得外部所加的極化主要作用于工作電 極上,輔助電極本身電阻要小。參比電極,是指一個已知電勢的接近于理想不極化的電極,參比電極上基本沒有電流通過,用于測定研究電極的電極電勢。參比電極應具有如下性能:可逆性好, 電極電勢符合Nernst方程;交換電流密度高,流過微小的電流時電極電
14、勢能迅 速恢復原狀;具有良好的電勢穩定性和重現性等。 水溶液體系常用的參比電極有 飽和甘汞電極(SCE、Ag/AgCl電極、標準氫電極(SHE< NHE、氧化汞電極 等。對于非水溶液,一般選用非水參比電極,如 Ag/Ag+(乙月青)電極。在測量工 作電極的電勢時,參比電極內的溶液與被研究體系溶液的組成往往不同,為降低或消除液接電勢,常用鹽橋將參比電極與被測溶液連接; 為減少未補償的溶液電 阻,常使用Luggin毛細管。三電極是指研究電極,參比電極,輔助電極。三電極組成兩個回路,一個用來測 電位,另一個用來測電流,研究電極和參比電極組成的回路, 用來測試電極的電 位,因為參比電極的電位是已
15、知的, 而研究電極和輔助電極組成另一個回路, 用 來測試電流,這就是所謂的“三電極兩回路”,也就是測試中常用的三電極體系。 參比電極多用銀/氯化銀參比電極,輔助電極一般要求面積很大。關于電子的走向,其實很簡單,那位說的基本是對的,從宏觀上分析,應該是陽 極氧化失去的電子用于陰極的還原反應; 但是細節上,并非這樣直接作用,陽極 氧化失去的電子回到電源的正極,在電池內部由于其他作用做功,例如干電池則 是化學能做功,電子從正極跑到電源的負極,然后從負極到達陰極實現陰極的還 原反應!希望我的回答能解答你的疑問。我也請教個問題,如果使用甘汞電極做參比,測試中發生反應的電位是0.4V,那么實際反應電位應該是多少呢,就是 0.4V還是要加上或者減去參比電位?SCE的電位相對于氫標準電極是0.242 V,所以實際(其實是對氫標準電極的) 電位是 0.4+
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