
【電】 glass electrode
【醫】 vitreous electricity
bally; cruelly; extreme; fearfully; mighty; pole
【醫】 per-; pole; polus
玻璃電極(glass electrode)是電化學分析中用于測量溶液pH值的核心傳感器裝置,其工作原理基于玻璃膜表面與溶液間氫離子選擇性響應的膜電位變化。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)定義,該電極由特殊配方的锂玻璃制成薄膜球泡,内部填充含氯離子的緩沖溶液,并内置銀-氯化銀參比電極構成完整電化學系統。
在結構上,玻璃電極包含三個關鍵組件(《分析化學原理》:
其電位響應遵循能斯特方程: $$ E = E^0 + frac{2.303RT}{F} cdot text{pH} $$ 式中R為氣體常數,T為絕對溫度,F為法拉第常數。該方程在25℃時簡化為ΔE=59.16mV/pH(《電化學傳感器基礎》。
實際應用中需注意溫度補償(±0.003pH/℃)和定期校準,美國國家标準技術研究院(NIST)建議使用pH4.01、7.00、10.01标準緩沖液進行三點校準。在環境監測領域,玻璃電極法已被納入ISO 10523水質檢測标準方法。
玻璃電極是一種用于測量溶液pH值的電化學傳感器,其核心是通過玻璃膜對氫離子活度的電勢響應來實現檢測。以下從定義、結構、原理等方面詳細解釋:
玻璃電極屬于氫離子選擇性電極,由特殊玻璃膜、内參比電極(如Ag/AgCl電極)和内參比溶液(如0.1mol/L HCl)構成。當玻璃膜接觸不同pH的溶液時,膜内外氫離子濃度差異會産生電位差,通過測量該電位差即可推算溶液的pH值。
玻璃電極的膜電位由兩部分組成:
測量時,玻璃電極與參比電極(如甘汞電極)組成原電池,總電勢公式為: $$ E = E_{text{參比}} + k cdot text{pH} $$ 其中,k為與溫度相關的常數,通過标定确定具體值。
玻璃電極因穩定性高、測量範圍廣(通常pH 0-14),被廣泛應用于環境監測(如水質分析)、制藥工業(反應過程控制)、實驗室化學分析等領域。
總結來說,玻璃電極通過氫離子選擇性玻璃膜将化學信號轉化為電信號,結合參比電極實現pH的精準檢測,是化學分析和工業流程中不可或缺的工具。
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