Электрод сравнения
Насыщенный каломельный электрод (SCE) представляет собой электрод сравнения , основанный на реакции между элементарной ртутью и хлоридом ртути(I) . Его широко заменили хлоридсеребряными электродами , однако каломельный электрод имеет репутацию более прочного. Водная фаза, контактирующая с ртутью и хлоридом ртути(I) (Hg 2 Cl 2 , « каломель »), представляет собой насыщенный раствор хлорида калия в воде. Электрод обычно соединен через пористую фритту с раствором, в который погружен другой электрод. Эта пористая фритта представляет собой солевой мостик .
В обозначениях ячеек электрод записывается как:
Теория электролиза
Продукт растворимости
Электрод основан на окислительно-восстановительных реакциях.
Полуреакции можно уравновесить следующей реакцией
- .
Ее можно упростить до реакции осаждения с константой равновесия продукта растворимости .
Уравнения Нернста для этих полуреакций:
Уравнение Нернста для равновесной реакции:
где E 0 — стандартный электродный потенциал реакции, а Hg — активность катиона ртути.
В равновесии,
- или эквивалентно .
Это равенство позволяет найти произведение растворимости.
Из-за высокой концентрации хлорид-ионов концентрация ионов ртути ( ) низкая. Это снижает риск отравления ртутью для пользователей и других проблем, связанных с ртутью.
потенциал SCE
Единственной переменной в этом уравнении является активность (или концентрация) хлорид-аниона. Но так как внутренний раствор насыщен хлоридом калия, то эта активность фиксируется растворимостью хлорида калия, которая составляет:342 г/л/74,5513 г/моль= 4,587 М при 20 °C . Это дает SCE потенциал +0,248 В по сравнению с SHE при 20 °C и +0,244 В по сравнению с SHE при 25 °C [1] , но немного выше, когда раствор хлорида менее насыщен. Например, 3,5 М раствор электролита KCl имеет повышенный опорный потенциал +0,250 В по сравнению с SHE при 25 ° C, тогда как 1 М раствор имеет потенциал +0,283 В при той же температуре.
Приложение
SCE используется для измерения pH , циклической вольтамперометрии и общей водной электрохимии .
Этот электрод и электрод сравнения серебро/хлорид серебра работают одинаково. В обоих электродах активность иона металла фиксируется растворимостью соли металла.
Каломельный электрод содержит ртуть, которая представляет гораздо большую опасность для здоровья, чем металлическое серебро , используемое в электроде Ag/AgCl.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Сойер, Дональд Т.; Собковяк, Анджей; Робертс, Джулиан Л. (1995). Электрохимия для химиков (2-е изд.). Уайли. п. 192. ИСБН 978-0-471-59468-0.
- Банус МГ (июнь 1941 г.). «Конструкция насыщенного каломельного электрода». Наука . 93 (2425): 601–602. doi : 10.1126/science.93.2425.601-a. PMID 17795970. S2CID 39905013.