在分析化学的电位法中,原电池反应两个电极中一个电极的电位随被测离子浓度变化而变化称指示电极。而另一个电极不受离子浓度影响,具有恒定电位,称为参比电极。此电极通常用金属汞、甘汞和氯化钾组成,称为甘汞电极(见图)。
甘汞电极的电极电势随氯离子的浓度不同而不同,其值有表可查。氯化钾溶液浓度为0.1摩/升的甘汞电极的电动势温度系数小,但饱和氯化钾的甘汞电极容易制备,而且使用时可以起盐桥的作用,所以平时用得较多。
由于单个电极的电势无法测量,通常借用标准氢电极作为参考电极来测定电极的相对电动势值。但是标准氢电极虽然稳定,但操作麻烦,所以常用重现性好,又比较稳定的甘汞电极作为参考电极。甘汞电极是汞和甘汞与不同浓度的KCl溶液组成的电极,它的电极电势可以与标准氢电极组成电池而精确测定,所以又称这种电极为二级标准电极。以标准氢电极的电极电势为标准,可以测得饱和甘汞电极(SCE)的电势,其值为+0.2415伏。
电极反应:
…(1)
这一电极反应可看作下述两步过程:
…(2)
…(3)
电极电位:
…(4)
显然甘汞电极的电极电位与Cl-活度(或浓度)有关,也与温度有关。
应该注意甘汞电极的使用和维护:甘汞电极的电势与温度有关,使用时要严防温度急剧变化。甘汞(Hg2Cl2)高于78℃即能分解。一般只能在0~70℃使用和保存。经常擦洗玻璃夹液口。为确保氯化钾溶液的纯净,每隔一段时间,可将饱和溶液更换一次。甘汞电极内的氯化钾溶液要经常加入及时补充。暂时不用的甘汞电极,可将其氯化钾渗出端插入饱和氯化钾溶液中保存,这样能避免毛细孔堵塞或液络部芯子裂纹现象发生。若有毛孔堵塞,会使电极阻抗增高,引起指示值波动,克服方法是,把甘汞电极浸在温水中加以振动,使氯化钾晶体溶解。若液接部分被沾污,应不时刮去积垢或更换电极,以保持液流畅通,测量准确。长时间不用的甘汞电极,则要将其侧孔的橡皮塞塞紧,下口用橡皮帽盖好,贮存干盒内。