直接电位法检测水质的工作原理

水质检测时所用的直接电位法是通过测量原电池中电动势进行定量分析的方法，在电位法中原电池有两个电极构成。一个指示电极，其电位会随着被测离子的浓度而变化，它能够指示出被测离子的浓度。另一个是参比电极，其电位不受试液组成的变化影响，具有比较恒定的数值。当指示电极和参比电极共同浸入检测样品所构成的原电池时，通过测定原电池的电动势，用电极电位基本公式即可求得被测离子的浓度。

直接电位法所用电极

1.水质检测时所用指示电极的分类

   1)第一类电极由金属浸在同种金属离子的溶液中构成。这类电极能反映阳离子浓度的变化,如银丝插入银丝溶液中组成银电极,其电极反应和电位为

    Ag+ + e=Ag    E= E0 +0.0591[Ag+]

   此银电极不但可用于测定银离子的浓度,而且还可用于因沉淀或配合等反应而引起的银离子浓度变化的电位滴定。

   2)第二类电极由金属及其难溶盐的阴离子溶液构成。这类电极能间接反映与金属离子生成难溶盐的阴离子的浓度,如 Ag-AgCl电极可用于测定C的浓度。其电极反应和电位反应如下

AgCl + e-= Ag+Cl-    E=E0AgCl/Ag-00591[CI]

   3)惰性金属电极由一种性质稳定的惰性金属,如铂电极。在溶液中,电极本身并不参与反应,仅作为导体,是物质的氧化态和还原态交换电子的场所。通过它可以显示出溶液中氧化还原体系的平衡电位。如铂丝插入含有Fe3+和Fe2+的溶液组成惰性铂电极,其电极反应和电极电位为:Fe3+ + e- = Fe2+ 

   4)膜电极这类电极是以固态或液态膜作为传感器,它能指示溶液中某种离子的浓度。膜电位和离子浓度符合能斯特方程式的系。但是,膜电极的产生机理不同于上述各类电极,其电极上没有电子的转移,而电极电位的产生是由于离子的交换和扩散的结果。各种离子选择性电极就属于这类指示电极,如玻璃电极。

甘汞参比电极

2.水质检测时所用的参比电极

   参比电极是测量电极电位的相对标准。因此要求参比电极的电极电位恒定、再现性好。通常把标准氢电极作为参比电极的一级标准。但因制备和使用不方便,已很少用它作参比电极,取而多孔物质代之的是易于制备、使用又方便的甘汞电极和银一氯化银极。

   实际工作中最常用的是甘汞电极,它是由金属汞和甘汞Hg2Cl2及KCl溶液等构成。电极由两个玻多孔物质璃套管组成。内玻璃管中封一根铂丝,插入纯汞中,下置一层甘汞和汞混合的糊状物。外玻璃管中装入KCl溶液。电极下端与待测溶液接触部位是素烧陶芯或玻璃砂芯等微孔物质,构成使溶液互相连接的通路

甘汞电极电极反应为:Hg2 Cl2+2eF 2Hg+2CI

电极电位为: E=E-0.0591[C1 ]或E=E0+0.0591CcL-