
【电】 glass electrode
【医】 vitreous electricity
bally; cruelly; extreme; fearfully; mighty; pole
【医】 per-; pole; polus
玻璃电极(glass electrode)是电化学分析中用于测量溶液pH值的核心传感器装置,其工作原理基于玻璃膜表面与溶液间氢离子选择性响应的膜电位变化。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义,该电极由特殊配方的锂玻璃制成薄膜球泡,内部填充含氯离子的缓冲溶液,并内置银-氯化银参比电极构成完整电化学系统。
在结构上,玻璃电极包含三个关键组件(《分析化学原理》:
其电位响应遵循能斯特方程: $$ E = E^0 + frac{2.303RT}{F} cdot text{pH} $$ 式中R为气体常数,T为绝对温度,F为法拉第常数。该方程在25℃时简化为ΔE=59.16mV/pH(《电化学传感器基础》。
实际应用中需注意温度补偿(±0.003pH/℃)和定期校准,美国国家标准技术研究院(NIST)建议使用pH4.01、7.00、10.01标准缓冲液进行三点校准。在环境监测领域,玻璃电极法已被纳入ISO 10523水质检测标准方法。
玻璃电极是一种用于测量溶液pH值的电化学传感器,其核心是通过玻璃膜对氢离子活度的电势响应来实现检测。以下从定义、结构、原理等方面详细解释:
玻璃电极属于氢离子选择性电极,由特殊玻璃膜、内参比电极(如Ag/AgCl电极)和内参比溶液(如0.1mol/L HCl)构成。当玻璃膜接触不同pH的溶液时,膜内外氢离子浓度差异会产生电位差,通过测量该电位差即可推算溶液的pH值。
玻璃电极的膜电位由两部分组成:
测量时,玻璃电极与参比电极(如甘汞电极)组成原电池,总电势公式为: $$ E = E_{text{参比}} + k cdot text{pH} $$ 其中,k为与温度相关的常数,通过标定确定具体值。
玻璃电极因稳定性高、测量范围广(通常pH 0-14),被广泛应用于环境监测(如水质分析)、制药工业(反应过程控制)、实验室化学分析等领域。
总结来说,玻璃电极通过氢离子选择性玻璃膜将化学信号转化为电信号,结合参比电极实现pH的精准检测,是化学分析和工业流程中不可或缺的工具。
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