如何自制用于电化学实验的银/氯化银参比电极

参比电极简介

参比电极是一种电位稳定、定义明确的电极，用作测量其他电极电位的参考点。参比电极通常用于电化学实验，以确定两个电极之间的电位差。参比电极有多种类型，包括水性和非水性参比电极。水性参比电极用于水溶液，非水性参比电极用于非水溶液。最常用的参比电极之一是银/氯化银参比电极，它制作简单，电位稳定。

参比电极的类型

用于电化学实验的参比电极有多种类型。了解这些电极之间的区别对于确保准确测量至关重要。

参比电极

水性参比电极

常用的水性参比电极包括以下类型：

标准氢电极
普通氢电极
饱和甘汞电极
可逆氢电极
氯化银电极
硫酸铜电极
PH 电极
动态氢电极
钯氢电极

非水参比电极

对于非水电化学实验，参比电极很容易用市售（或回收）的玻璃参比电极隔室、Vycor 熔块和银丝制成。最常见的非水参比电极是准参比电极，它是为任何特定实验而制作的新电极。准参比电极不能保持其电位。要使用这种参比电极，必须知道和计算影响条件。

自制参比电极

自制参比电极是一种经济有效的解决方案。最常用的参比电极之一是银/氯化银电极，使用银丝和氯化钠溶液即可轻松制作。另一种是饱和甘汞电极，需要使用汞、氯化钾和盐酸。第三种是 Ag/AgBr 电极，可在阳光下用溴化银涂覆银丝制成。

市售参比电极

最后，还有一些标榜自己为 "无泄漏 "的市售参比电极，它们适用于许多非水性应用。用户在将其用于常规用途之前，应在特定的电池条件下对其进行测试。用户还应该注意，构成参比电极主体的许多材料在所选溶剂中可能无法保持良好的性能。

通过了解各种类型的参比电极，人们可以做出明智的决定，选择适合自己应用的参比电极类型。无论使用哪种参比电极，都必须确保在使用前对其进行适当校准，以保证测量的准确性。此外，需要注意的是，参比电极会随着时间的推移而退化，因此可能需要定期更换，以保持准确性。

水性参比电极

对于从事电化学领域工作的科学家和研究人员来说，参比电极是进行精确测量和获得可靠数据的重要工具。参比电极是一种具有稳定且众所周知的电极电位的电极。电池中发生的整个化学反应由两个独立的半反应组成，这两个半反应描述了两个电极上的化学变化。为了重点关注工作电极上的反应，参比电极采用氧化还原反应各参与方的恒定（缓冲或饱和）浓度作为标准。

水性参比电极广泛用于电化学实验。常见的参比电极包括标准氢电极 (SHE)、正常氢电极 (NHE)、可逆氢电极 (RHE)、饱和甘汞电极 (SCE)、硫酸铜-铜（II）电极 (CSE)、氯化银电极、pH-电极、钯氢电极、动态氢电极 (DHE) 和硫酸汞-汞电极 (MSE)。

氯化银电极

银/氯化银参比电极是电化学分析中最常用的参比电极。它由一根浸有氯化银的银丝组成，周围是盐电解质（可以是溶液或凝胶）。盐通常是氯化钾（KCl），已在氯化银中饱和，以确保氯化银浸渍不会剥离。为使参比电极正常工作，少量内部填充溶液会从传感器泄漏到样品中，从而提供电接触和稳定不变的电位。这种泄漏途径是通过电极结，电极结可以由陶瓷、棉花、聚四氟乙烯等多种材料制成。

银/氯化银参比电极的工作原理

该电极基于以下半电池反应：AgCl + e- <->Ag+ + Cl-。如果周围是饱和 KCl/AgCl 溶液，在 25°C 测量时，Ag/AgCl 参比电极与普通氢电极相比可提供 199mV (±5mV) 的电压。氢电极更多的是作为一种理论标准，而非实验室实际使用的标准，因此参比电极通常会与具有相同参比系统的其他电极或具有已知电位且有数据可用的其他参比电极进行核对。

如何自制水性参比电极

虽然商用参比电极很容易买到，但自制水性参比电极也是一种既经济又有益的体验。自制参比电极需要一些基本材料，包括银丝或银棒、银/氯化银丝、玻璃管和盐桥。第一步是准备银丝，用酸清洗并用抛光布或抛光垫抛光。然后，将银丝插入玻璃管，留下一小部分裸露在外。然后，用环氧树脂银或导电胶将银/氯化银线连接到银线的外露部分。最后，在玻璃管中注入 KCl 溶液，将盐桥连接到银/氯化银导线上。自制的水性参比电极就可以在电化学实验中使用了。

选择参比电极的特点和注意事项

选择参比电极时，必须考虑几个因素，包括与被测样品的兼容性、电位稳定性、响应时间、温度范围和样品的化学成分。参比电极有多种选择，包括独立参比电极，如饱和甘汞（Hg/HgCl）、Ag/AgCl、Cu/CuSO4、Hg/HgSO4 和 Hg/HgO。双结电极的下腔含有不同于上参比腔电解质的电解质。这样就可以定制下腔电解液的化学成分，使其与样品相匹配。

非水参比电极

在电化学实验中，参比电极是必不可少的，因为参比电极能提供稳定可靠的电位，以便测量其他电极的电位。商用参比电极很容易买到，但在某些情况下，也可以使用简单的材料自制非水参比电极。

水性参比电极的问题

虽然饱和甘汞电极（SCE）和银/氯化银参比电极很稳定，并能提供恒定的半电池电位，但它们都是基于饱和水溶液的水电极。将这些水性参比电极用于非水性系统并不可取，因为在不同溶剂中测得的电位不能直接比较。此外，Fc0/+ 偶联电位对溶剂也很敏感。

准参比电极（QRE）

准参比电极（QRE）可避免上述问题。它适用于非水性工作，使用二茂铁或另一种内部标准，如二茂铁钴或十甲基二茂铁，并以二茂铁为参照。自 20 世纪 60 年代初以来，由于多种原因，二茂铁逐渐被接受为非水工作的标准参照物。QRE 电极的制备非常简单，每组实验都可以制备一个新的参比物。由于 QRE 是新鲜制备的，因此无需担心电极储存或维护不当的问题。QRE 也比其他参比电极更经济实惠。

伪参比电极

在许多应用中，即使有少量电解质溶液从参比电极泄漏，也会立即影响分析溶液中发生的电化学反应。这些应用中最主要的是非水电化学。在这些应用中，可以使用所谓的伪参比电极。最简单的伪参比电极是将铂等金属丝直接插入分析溶液中。此时会产生一个完全由溶液成分决定的参比电势。虽然这种半电池在单次实验中会提供恒定的参考电位，但电池溶液的任何变化都会导致参考电位的变化。在使用这种参比时，公认的做法是（通常在实验结束时）添加具有明确电位的内部参比氧化还原化合物，如二茂铁，并将观察到的实验电位调整为已知的标准电位。

总之，非水参比电极对于在电化学反应过程中准确测量电位至关重要。准参比电极和伪参比电极是非水电化学的两种选择。准参比电极非常理想，因为它可以在每组实验中准备一个新的参比电极，而且比其他参比电极更经济实惠。伪参比电极也是一种可行的选择，但电池溶液的任何变化都会导致参比电势的变化。