
【機】 saturated calomel electrode
飽和甘汞電極(Saturated Calomel Electrode, SCE)是電化學測量中常用的參比電極,其電位穩定、重現性好,以飽和氯化鉀溶液為電解液,電極反應基于汞和甘汞(Hg₂Cl₂)的平衡體系。
一、基本結構與原理
電極由汞(Hg)覆蓋甘汞糊(Hg₂Cl₂),并浸入飽和KCl溶液中構成。電極反應為:
$$ce{Hg2Cl2 + 2e^- <=> 2Hg + 2Cl^-}$$
其電極電位由能斯特方程決定:
$$E = E^circ - frac{RT}{F} ln a{ce{Cl^-}}$$
其中 ( E^circ ) 為标準電極電位(+0.268 V vs. SHE,25°C),( a{ce{Cl^-}} ) 為氯離子活度。因使用飽和KCl溶液,氯離子濃度恒定,電位穩定在約+0.241 V vs. SHE。
二、核心特點與應用
三、優缺點對比
四、與其它參比電極對比
電極類型 | 電位 (vs. SHE, 25°C) | 適用場景 |
---|---|---|
飽和甘汞電極 (SCE) | +0.241 V | 常規水溶液體系 |
銀/氯化銀電極 (Ag/AgCl) | +0.197 V | 生物體系、有機溶劑 |
标準氫電極 (SHE) | 0.000 V(定義基準) | 高精度标準測量 |
參考文獻
IUPAC. Electrochemical Terminology. Compendium of Chemical Terminology, 2014.
Bard, A.J.; Faulkner, L.R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2nd ed.; Wiley, 2001.
中國國家标準 GB/T 16825.1-2018《電化學分析術語》.
飽和甘汞電極是一種常用的參比電極,其定義、結構和工作原理可綜合多個權威來源歸納如下:
飽和甘汞電極(Saturated Calomel Electrode, SCE)屬于甘汞電極的一種,由金屬汞(Hg)、甘汞(Hg₂Cl₂)和飽和氯化鉀(KCl)溶液組成,表示為 Hg | Hg₂Cl₂ | KCl(飽和)。其電極電勢隨Cl⁻濃度變化,但飽和KCl溶液使其電位穩定,且易制備。
基于甘汞與汞的氧化還原反應: $$ text{Hg}_2text{Cl}_2 (text{s}) + 2text{e}^- rightleftharpoons 2text{Hg} (text{l}) + 2text{Cl}^- (text{aq}) $$ 當Cl⁻濃度固定時,電極電位穩定,作為參比基準。實際測量中,通過連接待測電極形成回路,利用電位差分析物質濃度。
在25℃時,飽和甘汞電極相對于标準氫電極(SHE)的電位為+0.2415 V。高于70℃時穩定性下降,需改用其他參比電極。
如需更詳細的技術參數或構造示意圖,可參考電化學教材或專業文獻(如、6、9)。
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