Referans elektrot - Reference electrode

Standart hidrojen elektrot şeması:
1) Platinleştirilmiş platin elektrot,
2) Hidrojen gazı,
3) H ⁺ = 1 mol/L aktivitesine sahip asit çözeltisi ,
4) Oksijen girişiminin önlenmesi için hidro mühür ,
5) İkinci yarının geçtiği rezervuar- galvanik hücrenin elemanı eklenmelidir. Bağlantı , diğer elektrot ve çözeltiye bağlı olarak, karıştırmayı azaltmak için dar bir tüp aracılığıyla veya bir tuz köprüsü aracılığıyla doğrudan olabilir . Bu, ilgilenilen çalışma elektroduna iyonik olarak iletken bir yol oluşturur.

Bir referans elektrotu bir bir elektrot istikrarlı ve iyi bilinen sahip elektrod potansiyeli . Elektrot potansiyelinin yüksek stabilitesine genellikle redoks reaksiyonunun her bir katılımcısının sabit (tamponlu veya doymuş) konsantrasyonlarına sahip bir redoks sistemi kullanılarak ulaşılır .

Referans elektrotları kullanmanın birçok yolu vardır. En basiti, referans elektrotun bir elektrokimyasal hücre oluşturmak için yarım hücre olarak kullanılmasıdır . Bu , diğer yarım hücrenin potansiyelinin belirlenmesini sağlar. Bir elektrotun izolasyondaki potansiyelini ( mutlak elektrot potansiyeli ) ölçmek için doğru ve pratik bir yöntem henüz geliştirilmemiştir.

Sulu referans elektrotları

Standart hidrojen elektroduna (SHE) göre ortak referans elektrotları ve potansiyeli:

• H ⁺ = 1 Molar'ın standart hidrojen elektrotu (SHE) (E = 0.000 V) aktivitesi
• Normal hidrojen elektrotu (NHE) (E ≈ 0.000 V) konsantrasyonu H ⁺ = 1 Molar
• Tersinir hidrojen elektrotu (RHE) (E = 0.000 V - 0.0591 × pH)
• Doymuş kalomel elektrot (SCE) (E = +0.241 V doymuş)
• Bakır-bakır(II) sülfat elektrotu (CSE) (E = +0.314 V)
• Gümüş klorür elektrotu (Doymuş KCl'de E = +0.197 V)
• Gümüş klorür elektrotu (E = +0.210 V, 3.0 mol KCl/kg'da)
• Gümüş klorür elektrotu (E = +0.22249 V, 3.0 mol KCl/L'de)
• pH elektrotu ( pH tamponlu solüsyonlar durumunda, tampon solüsyona bakınız )
• Paladyum-hidrojen elektrot
• Dinamik hidrojen elektrotu (DHE)
• Cıva-cıvalı sülfat elektrot (doymuş K E = 0,64 V ₂ SO ₄ E = 0,5 0,68 V MH ₂ SO ₄ ) (MSE)

Cu-Cu(II) referans elektrotu

Ag-AgCl referans elektrotu

Susuz referans elektrotları

Sistemleri nitel olarak karşılaştırmak için solventler arasında karşılaştırma yapmak uygun olsa da, bu nicel olarak anlamlı değildir. Çok pKa olarak _bir çözücü arasında ilişkilidir, ancak aynı değildir, bu nedenle ° E durumdur. SHE, susuz çalışma için makul bir referans gibi görünse de, platinin, potansiyelde kontrolsüz kaymalara neden olan asetonitril de dahil olmak üzere birçok solvent tarafından hızla zehirlendiği ortaya çıktı. Hem SCE hem de doymuş Ag/AgCl, doymuş sulu çözeltiye dayalı sulu elektrotlardır. Kısa süreler için bu tür sulu elektrotları susuz çözeltilerle referans olarak kullanmak mümkün olsa da, uzun vadeli sonuçlar güvenilir değildir. Sulu elektrotların kullanılması, hücreye sıvı-sıvı bağlantısı şeklinde tanımsız, değişken ve ölçülemeyen bağlantı potansiyellerinin yanı sıra referans bölmesi ile hücrenin geri kalanı arasında farklı iyonik bileşimler getirir. Susuz sistemlerde sulu referans elektrotların kullanılmasına karşı en iyi argüman, daha önce bahsedildiği gibi, farklı çözücülerde ölçülen potansiyellerin doğrudan karşılaştırılabilir olmamasıdır. Örneğin, Fc ^0/+ çiftinin potansiyeli çözücüye duyarlıdır.

Bir yarı-referans elektrotu ( QRE ) yukarıda bahsedilen sorunları önler. Ferrosen veya kobaltosen veya dekametilferrosen gibi başka bir dahili standarda sahip bir QRE, susuz çalışma için idealdir. 1960'ların başından beri, ferrosen bir dizi nedenden dolayı susuz çalışma için standart referans olarak kabul görüyor ve 1984'te IUPAC, standart bir redoks çifti olarak ferrosen (II/III) önerdi. QRE elektrotunun hazırlanması basittir ve her deney seti ile yeni bir referansın hazırlanmasına izin verir. QRE'ler taze yapıldığından, elektrotun uygun olmayan şekilde saklanması veya bakımı ile ilgili bir endişe de yoktur. QRE'ler ayrıca diğer referans elektrotlardan daha ekonomiktir.

Bir yarı referans elektrotu (QRE) yapmak için:

1. Konsantre HCl'ye bir parça gümüş tel sokun ve ardından telin tüy bırakmayan bir temizlik bezi üzerinde kurumasını bekleyin. Bu, elektrot yüzeyinde çözünmeyen bir AgCl tabakası oluşturur ve size bir Ag/AgCl teli verir. Birkaç ayda bir veya QRE kaymaya başlarsa daldırma işlemini tekrarlayın.
2. Bir Vycor cam frit (4 mm çap) ve benzer çapta cam boru elde edin. Vycor cam fritini ısıyla daralan Teflon boruyla cam boruya takın.
3. Durulayın ve temiz cam tüpü destekleyici elektrolit solüsyonuyla doldurun ve Ag/AgCl telini yerleştirin.
4. Ferrosen (II / III) çift bir asetonitril çözeltisi içinde bu Ag / AgCİ QRE karşı 400 mV civarında olması gerekir. Bu potansiyel, belirli tanımsız koşullarla 200 mV'a kadar değişecektir, bu nedenle deney sırasında bir noktada ferrosen gibi bir dahili standart eklemek her zaman gereklidir.

Sahte referans elektrotları

Sahte referans elektrotu, iyi tanımlanmayan bir terimdir ve sözde ve yarı çoğu zaman birbirinin yerine kullanıldığı için birden çok anlama sahip olmakla sınırlıdır. Bunlar, sabit bir potansiyele sahip olmadıkları, ancak koşullara göre tahmin edilebilir şekilde değişiklik gösterdikleri için sözde referans elektrotları olarak adlandırılan bir elektrot sınıfıdır. Koşullar biliniyorsa, potansiyel hesaplanabilir ve elektrot referans olarak kullanılabilir. Çoğu elektrot, pH veya sıcaklık gibi sınırlı bir koşul aralığı üzerinde çalışır, bu aralığın dışında elektrot davranışı tahmin edilemez hale gelir. Sahte referans elektrotunun avantajı, ortaya çıkan varyasyonun sisteme dahil edilmesidir ve araştırmacıların sistemleri çok çeşitli koşullar üzerinde doğru bir şekilde incelemesine olanak tanır.

Yitriya ile stabilize edilmiş zirkonya ( YSZ ) membran elektrotları, çeşitli redoks çiftleri, örneğin Ni/NiO ile geliştirilmiştir. Potansiyelleri pH'a bağlıdır. pH değeri bilindiğinde, bu elektrotlar, yüksek sıcaklıklarda dikkate değer uygulamalarla referans olarak kullanılabilir.

Ayrıca bakınız

• yardımcı elektrot
• Dönüşümlü voltametri
• Standart elektrot potansiyelleri tablosu
• çalışma elektrodu

Referanslar

daha fazla okuma

• Ives, David JG; George J. Janz (1961). Referans Elektrotlar, Teori ve Uygulama (1. baskı). Akademik Basın. ISBN  978-0123768568 .
• Zanello, P. (2003-10-01). İnorganik Elektrokimya: Teori, Uygulama ve Uygulama (1 ed.). Kraliyet Kimya Derneği. ISBN'si 978-0-85404-661-4.
• Bard, Allen J.; Larry R. Faulkner (2000-12-18). Elektrokimyasal Yöntemler: Temeller ve Uygulamalar (2 ed.). Wiley. ISBN'si 978-0-471-04372-0.
• O'Neil, Glen D.; Buiculescu, Raluca; Kounaves, Samuel P.; Chaniotakis, Nikos A. (2011). "Referans Elektrotları için Yüksek Kararlı Katı Hal Bağlantısı Olarak Karbon-Nanofiber Bazlı Nanokompozit Membran" . Analitik Kimya . 83 (14): 5749-5753. doi : 10.1021/ac201072u . ISSN  0003-2700 . PMID  21662988 . S2CID  14419383 .