参比电极

参比电极维持一个稳定、可重现的电位，工作电极的电位可参照此电位进行测量和控制。

Definition

一种具有明确、稳定平衡电位的电极，用作测量或控制另一个电极电位的固定参考点。

Scope

本主题涵盖参比电极的原理和实践：定义电位零点的初级标准氢电极，以及实用的次级参比电极，如银/氯化银电极和饱和甘汞电极。内容包括可逆性和非极化性的要求、液接界的作用、漂移和污染的来源，以及不同参比电极标度之间的转换。

Core questions

• 哪些特性使电极适合作为稳定的电位参比？
• 标准氢电极如何定义电化学电位标度的绝对零点？
• 为什么在实践中用银/氯化银电极和甘汞电极代替氢电极？
• 如何在不同参比电极标度之间转换电位？

Key theories

标准氢电极 (SHE)

一个镀铂的铂电极，与单位逸度的氢气和单位活度的质子接触，定义在所有温度下电位恰好为零，从而锚定标准电极电位的常规标度。

非极化参比行为

一个良好的参比电极在高交换电流下维持一个平衡的氧化还原电对，使得小的测量电流基本不改变其电位，从而提供一个稳定的固定点。

Clinical relevance

参比电极在电位传感器中不可或缺，包括pH计和血气分析仪，用于埋地和水下结构的腐蚀监测，电池测试，以及任何需要已知和控制工作电极电位的伏安实验。

History

随着电极电位表的编制，氢电极在20世纪初成为参比标准；由于氢电极操作繁琐，需要处理气体且易受铂中毒，因此开发了实用的甘汞电极和银/氯化银电极。

Key figures

• Wilhelm Ostwald
• David J. G. Ives

Seminal works

• bard2001
• ives1961
• inzelt2013

Frequently asked questions

为什么标准氢电极在日常工作中很少使用？

它需要持续供应受控压力的纯氢气和易受污染的洁净镀铂表面，因此通常使用像Ag/AgCl或饱和甘汞这样的稳健次级参比电极，并将其电位与SHE标度关联起来。

什么是液接电位，为什么它很重要？

它是在参比电极盐桥处两种不同组分溶液相遇时产生的一个小电位；它给测量带来了不确定的偏移，因此设计液接界是为了最小化和稳定它。