电学测量技术
二、电动势的测量
6、液接电势与盐挢
(1)液接电势
在两种不同电解质溶液的界面处,或在两种溶质相同而浓度不同的电解质溶液界面处,存在着微小的电位差(一般不超过0.03V),称为液体接界电势,简称液接电势。
液接电势的产生是因为离子的迁移速率不同。例如,两种浓度不同的HCl溶液相接触形成界面时,则H+和Cl-均从浓度大的一侧向浓度小的一侧扩散。由于H+比Cl-扩散得快,所以稀溶液中因H+过量而带正电,浓溶液中则因留下多余的Cl-而带负电,则在界面两侧产生了电势差。电势差的产生使扩散快的离子减速,使扩散速率慢的离子加速,当达到稳定状态时,两种离子以相同的速率通过界面,在界面处形成恒定的电势差,此电势差即为液体接界电势。
同理在浓度相同的AgNO3溶液与HNO3溶液形成的液/液界面处,可认为不扩散,H+向AgNO3一侧扩散,Ag+向HNO3一侧扩散,但H+比Ag+扩散速率快,使得接界处AgNO3一侧带正电,HNO3一侧带负电。 (2)盐桥
为了准确测定电池电动势,必须设法消除液接电势,或尽量降低到最小程度。通常采用的方法是在两个溶液之间安置一个“盐桥”。盐桥的制备方法是:在饱和KCl溶液中加入约3%的琼脂,加热使琼脂溶解,趁热吸入U形玻璃管中,冷却成凝胶。使用时将它的两端分别插入两个溶液中。盐桥消除或降低液接电势的原理见下图。饱和KCl溶液的浓度高达4.2mol·dm-3,当盐桥插入到浓度不大的两电解质溶液之间的界面时,产生了两个接界面,盐桥中K+和Cl-向外扩散就成为这两个接界面处离子扩散的主流。由于K+和Cl-的扩散速率相近,使盐桥与两个溶液接触产生的液接电势均很小,且两者方向相反,故部分抵消后降至1~2mV。 选择盐桥中的电解质的原则是高浓度、正负离子迁移速率接近相等,且不与电池中溶液发生化学反应。常采用KCl、NH4NO3和KNO3的饱和溶液。
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