在測量溶液電導(dǎo)時(shí),無論采用哪種測量方法,都需要在電導(dǎo)池的電極上外加電源,以便產(chǎn)生相應(yīng)的電流。當(dāng)用直流電源時(shí),便會(huì)在電極上產(chǎn)生極化作用,這是由于溶液發(fā)生了電解。在 電解過程中電極本身發(fā)生化學(xué)變化,或者由于電極附近電解液的濃度變化而引起的,前一種情況所引起的極化作用稱為化學(xué)極化,后者則稱為濃差極化。
化學(xué)極化是由于電化學(xué)反應(yīng)本身的遲緩性,使電解生成物在電極與溶液之間形成了一個(gè)與外加電壓相反的極化電勢,此極化電勢的存在使得電極間的電流減小,等效電阻增大,從而導(dǎo)致測量誤差。
濃差極化是由于電解進(jìn)行時(shí),電極附近的離子濃度在與電極交換電子過程中很快降低,而溶液本體中的離子又來不及補(bǔ)充,因而造成了電極表面附近的液層與溶液深處之間的濃度差異,形成了濃差極化。濃差極化層電阻的存在同樣會(huì)導(dǎo)致測量誤差。
為了減少或消除極化作用帶來的誤差,提高測量精度和靈敏度,可以采用以下措施。
(1) 采用交流電源,提高電源頻率
采用交流電源使電極表面的氧化和還原迅速交替地進(jìn)行,其凈結(jié)果可認(rèn)為沒有氧化或還原發(fā)生,從而減少極化作用。提高電源頻率ω有利于降低極化誤差,一般選取使ω之值遠(yuǎn)大于E/R。由于頻率的提高和減小誤差成平方根的反比關(guān)系,故在頻率增加到一定值后,它的影響將不顯著。一般測量電導(dǎo)率(電導(dǎo)率儀)高于100μS/ cm的溶液時(shí),采用1 kHZ或其以上的高頻電源(目前一般采用1~4kHz)。測量電導(dǎo)率(電導(dǎo)率儀)低于100μS/ cm的溶液時(shí),可采用50Hz的低頻電源。
(2) 降低電流密度
電極單位表面積上所通過的電流強(qiáng)度稱為電流密度,電流密度愈大,電解作用愈強(qiáng),極化作用愈顯著,則極化引起的誤差愈大。加大電極的表面積使電流密度降低,則可使極化作用的影響減小。對于工業(yè)上應(yīng)用的鉑電極,常常在其表面上涂一層鉑黑,以增大其有效面積。使電極表面的電流密度顯著下降,可以削弱電化學(xué)極化的影響。但是,鉑黑電極表面吸附溶液溶質(zhì)的能力很強(qiáng),易造成濃差極化,所以在測量稀溶液時(shí)不宜采用。
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