直接電位法檢測(cè)水質(zhì)的工作原理

   水質(zhì)檢測(cè)時(shí)所用的直接電位法是通過測(cè)量原電池中電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行定量分析的方法，在電位法中原電池有兩個(gè)電極構(gòu)成。一個(gè)指示電極，其電位會(huì)隨著被測(cè)離子的濃度而變化，它能夠指示出被測(cè)離子的濃度。另一個(gè)是參比電極，其電位不受試液組成的變化影響，具有比較恒定的數(shù)值。當(dāng)指示電極和參比電極共同浸入檢測(cè)樣品所構(gòu)成的原電池時(shí)，通過測(cè)定原電池的電動(dòng)勢(shì)，用電極電位基本公式即可求得被測(cè)離子的濃度。

1.水質(zhì)檢測(cè)時(shí)所用指示電極的分類

   1)第一類電極由金屬浸在同種金屬離子的溶液中構(gòu)成。這類電極能反映陽離子濃度的變化,如銀絲插入銀絲溶液中組成銀電極,其電極反應(yīng)和電位為
    Ag+ + e=Ag    E= E0 +0.0591[Ag+]
   此銀電極不但可用于測(cè)定銀離子的濃度,而且還可用于因沉淀或配合等反應(yīng)而引起的銀離子濃度變化的電位滴定。
   2)第二類電極由金屬及其難溶鹽的陰離子溶液構(gòu)成。這類電極能間接反映與金屬離子生成難溶鹽的陰離子的濃度,如 Ag-AgCl電極可用于測(cè)定C的濃度。其電極反應(yīng)和電位反應(yīng)如下
AgCl + e-= Ag+Cl-    E=E0AgCl/Ag-00591[CI]
   3)惰性金屬電極由一種性質(zhì)穩(wěn)定的惰性金屬,如鉑電極。在溶液中,電極本身并不參與反應(yīng),僅作為導(dǎo)體,是物質(zhì)的氧化態(tài)和還原態(tài)交換電子的場(chǎng)所。通過它可以顯示出溶液中氧化還原體系的平衡電位。如鉑絲插入含有Fe3+和Fe2+的溶液組成惰性鉑電極,其電極反應(yīng)和電極電位為:Fe3+ + e- = Fe2+ 

   4)膜電極這類電極是以固態(tài)或液態(tài)膜作為傳感器,它能指示溶液中某種離子的濃度。膜電位和離子濃度符合能斯特方程式的系。但是,膜電極的產(chǎn)生機(jī)理不同于上述各類電極,其電極上沒有電子的轉(zhuǎn)移,而電極電位的產(chǎn)生是由于離子的交換和擴(kuò)散的結(jié)果。各種離子選擇性電極就屬于這類指示電極,如玻璃電極。

2.水質(zhì)檢測(cè)時(shí)所用的參比電極

   參比電極是測(cè)量電極電位的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。因此要求參比電極的電極電位恒定、再現(xiàn)性好。通常把標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為參比電極的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。但因制備和使用不方便,已很少用它作參比電極,取而多孔物質(zhì)代之的是易于制備、使用又方便的甘汞電極和銀一氯化銀極。
   實(shí)際工作中最常用的是甘汞電極,它是由金屬汞和甘汞Hg2Cl2及KCl溶液等構(gòu)成。電極由兩個(gè)玻多孔物質(zhì)璃套管組成。內(nèi)玻璃管中封一根鉑絲,插入純汞中,下置一層甘汞和汞混合的糊狀物。外玻璃管中裝入KCl溶液。電極下端與待測(cè)溶液接觸部位是素?zé)招净虿Ａ靶镜任⒖孜镔|(zhì),構(gòu)成使溶液互相連接的通路
甘汞電極電極反應(yīng)為:Hg2 Cl2+2eF 2Hg+2CI
電極電位為: E=E-0.0591[C1 ]或E=E0+0.0591CcL-