Vertailuelektrodi - Reference electrode
Viite elektrodi on elektrodi , joka on vakaa ja hyvin tunnettuja elektrodin potentiaali . Elektrodipotentiaalin korkea vakaus saavutetaan yleensä käyttämällä redoksijärjestelmää , jossa on vakio (puskuroitu tai tyydyttynyt) pitoisuuksia jokaista redoksireaktion osallistujaa.
Vertailuelektrodeja käytetään monella tavalla. Yksinkertaisin on, kun referenssielektrodi käytetään puoli-solu rakentaa sähkökemialliseen kennoon . Tämä mahdollistaa toisen puolisolun potentiaalin määrittämisen. Tarkkaa ja käytännöllistä menetelmää elektrodin potentiaalin mittaamiseksi eristettynä ( absoluuttinen elektrodipotentiaali ) ei ole vielä kehitetty.
Vesipitoiset vertailuelektrodit
Yleiset vertailuelektrodit ja potentiaali standardivetyelektrodin (SHE) suhteen:
- Vetyelektrodin (SHE) (E = 0,000 V) vakioaktiivisuus, H + = 1 mol
- Normaali vetyelektrodin (NHE) (E ≈ 0,000 V) pitoisuus H + = 1 Molaarinen
- Käännettävä vetyelektrodi (RHE) (E = 0,000 V - 0,0591 × pH)
- Kyllästetty kalomelielektrodi (SCE) (E = +0,241 V kylläinen)
- Kuparikupari (II) sulfaattielektrodi (CSE) (E = +0,314 V)
- Hopeakloridielektrodi (E = +0,197 V kylläisessä KCl: ssä)
- Hopeakloridielektrodi (E = +0,210 V 3,0 mol KCl/kg)
- Hopeakloridielektrodi (E = +0,22249 V 3,0 mol KCl/L)
- pH-elektrodi (jos kyseessä on pH- puskuroitu liuos, katso puskuriliuos )
- Palladium-vety-elektrodi
- Dynaaminen vetyelektrodi (DHE)
- Elohopea-elohopeasulfaattielektrodi (E = +0,64 V kylläisessä K 2 SO 4: ssä , E = +0,68 V 0,5 MH 2 SO 4: ssä ) (MSE)
Vedettömät vertailuelektrodit
Vaikka on kätevää verrata liuottimia eri järjestelmien laadulliseen vertailuun, tällä ei ole määrällistä merkitystä. Paljon kuin pK a liittyvät liuottimien välille, mutta eivät ole samat, kuten E °: n tapauksessa. Vaikka SHE saattaa vaikuttaa järkevältä vedettömille töille, koska käy ilmi, että platina myrkyy nopeasti monilla liuottimilla, mukaan lukien asetonitriili, mikä aiheuttaa hallitsemattomia potentiaalivirtoja. Sekä SCE että tyydytetty Ag/AgCl ovat vesipitoisia elektrodeja, jotka perustuvat tyydyttyneeseen vesiliuokseen. Vaikka lyhyitä aikoja voi olla mahdollista käyttää tällaisia vesielektrodeja viitteinä vedettömien liuosten kanssa, pitkän aikavälin tulokset eivät ole luotettavia. Vesipitoisten elektrodien käyttö tuo soluun määrittelemättömät, vaihtelevat ja mittaamattomat liitospotentiaalit neste-neste-liitoksen muodossa sekä erilaisen ionikoostumuksen vertailulokeron ja muun kennon välillä. Paras argumentti vesipitoisten vertailuelektrodien käyttöä ei -vesisysteemien kanssa, kuten aiemmin mainittiin, on se, että eri liuottimissa mitatut potentiaalit eivät ole suoraan vertailukelpoisia. Esimerkiksi Fc 0/+ -parin potentiaali on herkkä liuottimelle.
Liuotin | Kaava | E 1/2 (V) (FeCp 2 0/+ vs. SCE, 0,1 M NBu 4 PF 6 298 K: ssa) |
---|---|---|
Asetonitriili | CH 3 CN | 0,40, 0,382 |
Dikloorimetaani | CH 2 Cl 2 | 0,46, 0,475 |
Tetrahydrofuraani | THF | 0,56, 0,547 |
Dimetyyliformamidi | DMF | 0,45, 0,470 |
Asetoni | (CH 3 ) 2 C = O | 0,48 |
Dimetyylisulfoksidi | DMSO | 0,435 |
Dimetyylieetteri | DME | 0,51, 0,580 |
Lähes referenssielektrodi ( QRE ) vältetään edellä mainittujen seikkojen. QRE kanssa ferroseeni tai toisen sisäisen standardin , kuten cobaltocene tai decamethylferrocene , viitataan takaisin ferroseeni sopii vedetöntä työtä. 1960 -luvun alusta lähtien ferroseeni on saanut hyväksynnän vedettömän työn standardireferenssiksi useista syistä, ja vuonna 1984 IUPAC suositteli ferroseeniä (II/III) vakio -redoksipariksi. QRE -elektrodin valmistelu on yksinkertaista, joten jokaisesta koesarjasta voidaan valmistaa uusi viite. Koska QRE: t valmistetaan tuoreina, ei myöskään ole huolta elektrodin virheellisestä säilytyksestä tai huollosta. QRE: t ovat myös edullisempia kuin muut vertailuelektrodit.
Kvasi-vertailuelektrodin (QRE) tekeminen:
- Aseta hopealanka pala väkevöityyn HCl-liuokseen ja anna langan kuivua nukkaamattomalla puhdistusliinalla. Tämä muodostaa liukenemattoman AgCl -kerroksen elektrodin pinnalle ja antaa sinulle Ag/AgCl -langan. Toista kastelu muutaman kuukauden välein tai jos QRE alkaa ajautua.
- Hanki Vycor -lasifritti (halkaisija 4 mm) ja saman kokoiset lasiputket . Kiinnitä Vycor -lasisylinteri lasiputkeen lämpökutistuvalla teflonletkulla.
- Huuhtele ja täytä sitten puhdas lasiputki tukielektrolyyttiliuoksella ja aseta Ag/AgCl -lanka.
- Ferroseeni (II / III) parin tulisi olla noin 400 mV tämä Ag / AgCI QRE asetonitriili liuokseen. Tämä potentiaali vaihtelee jopa 200 mV tietyissä määrittelemättömissä olosuhteissa, joten sisäisen standardin, kuten ferroteenin, lisääminen jossain vaiheessa kokeen aikana on aina tarpeen.
Pseudo -vertailuelektrodit
Pseudo -vertailuelektrodi on termi, joka ei ole hyvin määritelty ja jolla on useita merkityksiä, koska pseudo ja kvasi käytetään usein keskenään. Ne ovat luokka elektrodeja, joita kutsutaan pseudo-vertailuelektrodeiksi, koska niillä ei ole vakiopotentiaalia, mutta ne vaihtelevat ennustettavasti olosuhteiden mukaan. Jos olosuhteet ovat tiedossa, potentiaali voidaan laskea ja elektrodia voidaan käyttää vertailukohtana. Useimmat elektrodit toimivat rajoitetuissa olosuhteissa, kuten pH: ssa tai lämpötilassa, tämän alueen ulkopuolella elektrodien käyttäytyminen muuttuu arvaamattomaksi. Pseudo-vertailuelektrodin etuna on, että tuloksena oleva vaihtelu otetaan huomioon järjestelmään, jolloin tutkijat voivat tutkia järjestelmiä tarkasti monenlaisissa olosuhteissa.
Yttria-stabiloituja zirkoniumoksidielektrodeja ( YSZ ) kehitettiin erilaisilla redoksiparilla, esim. Ni/NiO. Niiden potentiaali riippuu pH: sta. Kun pH -arvo on tiedossa, näitä elektrodeja voidaan käyttää vertailukohteena huomattaviin sovelluksiin korkeissa lämpötiloissa.
Katso myös
Viitteet
Lue lisää
- Ives, David JG; George J.Janz (1961). Viiteelektrodit, teoria ja käytäntö (1. painos). Academic Press. ISBN 978-0123768568 .
- Zanello, P. (2003-10-01). Epäorgaaninen sähkökemia: teoria, käytäntö ja sovellus (1 toim.). Royal Society of Chemistry. ISBN 978-0-85404-661-4.
- Bard, Allen J .; Larry R.Faulkner (2000-12-18). Sähkökemialliset menetelmät: perusteet ja sovellukset (2 toim.). Wiley. ISBN 978-0-471-04372-0.
- O'Neil, Glen D .; Buiculescu, Raluca; Kounaves, Samuel P .; Chaniotakis, Nikos A. (2011). "Hiili-nanokuitupohjainen nanokomposiittikalvo erittäin vakaana puolijohdeliitoksena vertailuelektrodeille" . Analyyttinen kemia . 83 (14): 5749–5753. doi : 10.1021/ac201072u . ISSN 0003-2700 . PMID 21662988 . S2CID 14419383 .
- ^ "Vertailuelektrodit" . NACE International . Haettu 2020-06-29 .