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)成它們的各個組成部分。此外，我們還將回顧它們各自的優(yōu)勢與劣勢，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)測量提供一個穩(wěn)定的基準電壓。它通過提供一個隔離且穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)這一目標，從而產(chǎn)生一個可預(yù)測的電壓值。參比電極的有效性體現(xiàn)在它能夠產(chǎn)生一個穩(wěn)定且可重復(fù)的電位，用于與指示電極的電位進行比較。

參比電極的結(jié)構(gòu)

典型的參比電極由一個內(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均已預(yù)填充參比填充液。此外，在運輸過程中，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。

我們運輸參比電極時，通常會在電極前端套上一個含有參比填充液的護帽，覆蓋液接界。與內(nèi)部元件一樣，保持液接界濕潤是必要的，因為這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)的離子通過接界進入測試樣品。擴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)鍵細節(jié)。

參比電極的液接界電位

當參比電極置于樣品中時，在參比填充液與樣品的交界處會產(chǎn)生一個電位。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)計允許參比填充液與樣品之間的離子相互擴散。然而，不同離子以不同速率擴散，因此它們攜帶的電荷在接界處的移動將不相等。因此，形成了參比接界電位。我們可以通過仔細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。