水質(zhì)檢測時所用的直接電位法是通過測量原電池中電動勢進行定量分析的方法，在電位法中原電池有兩個電極構(gòu)成。一個指示電極，其電位會隨著被測離子的濃度而變化，它能夠指示出被測離子的濃度。另一個是參比電極，其電位不受試液組成的變化影響，具有比較恒定的數(shù)值。新疆和田水質(zhì)檢測儀當指示電極和參比電極共同浸入檢測樣品所構(gòu)成的原電池時，通過測定原電池的電動勢，用電極電位基本公式即可求得被測離子的濃度。

直接電位法，也被稱為離子選擇性電極法，是一種基于電化學(xué)原理的分析方法。它利用特定的電極（指示電極）將溶液中待測離子的活度（或濃度）轉(zhuǎn)化為電極電位值，并通過測量這一電位值來確定溶液中離子的濃度。直接電位法的基礎(chǔ)是Nernst方程，該方程建立了電極電位與被測離子活度之間的定量關(guān)系。

在直接電位法中，電極的選擇至關(guān)重要，不同類型的電極適用于不同離子的檢測。以下是幾種常見的電極類型：

1. 惰性金屬電極：如鉑電極，在溶液中電極本身不參與反應(yīng)，僅作為導(dǎo)體，顯示溶液中氧化還原體系的平衡電位。這類電極常用于需要高穩(wěn)定性和重現(xiàn)性的場合。

2. 膜電極：這類電極以固態(tài)或液態(tài)膜作為傳感器，能指示溶液中某種離子的濃度。膜電極的產(chǎn)生機理與上述電極不同，其電極電位的變化是由離子的交換和擴散引起的。玻璃電極就是典型的膜電極，廣泛應(yīng)用于pH值的檢測。

3. 金屬電極：這類電極由金屬浸在同種金屬離子的溶液中構(gòu)成，如銀電極。它們能反映陽離子濃度的變化，適用于測定相應(yīng)金屬離子的濃度。

4. 難溶鹽電極：這類電極由金屬及其難溶鹽的陰離子溶液構(gòu)成，如Ag-AgCl電極。它們能間接反映與金屬離子生成難溶鹽的陰離子的濃度，如用于測定氯離子的濃度。

在直接電位法中，原電池由兩支電極構(gòu)成：一支是指示電極，其電位隨被測離子活度的變化而變化；另一支是參比電極，其電位保持恒定，不受試液組成變化的影響。當這兩支電極共同浸入待測溶液中時，它們之間會產(chǎn)生電動勢，該電動勢的大小與被測離子的活度直接相關(guān)。通過測量這一電動勢，并結(jié)合Nernst方程，即可計算出被測離子的濃度。

直接電位法所用電極

1.水質(zhì)檢測時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。

甘汞參比電極

2.水質(zhì)檢測時所用的參比電極

   參比電極是測量電極電位的相對標準。因此要求參比電極的電極電位恒定、再現(xiàn)性好。通常把標準氫電極作為參比電極的一級標準。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 ]

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