比較电极の電位とは何でしょうか。比較电极としてはよく知られたカロメル电极、銀?塩化銀电极の他に、硫酸水銀电极、酸化水銀电极などがあります。これらの比較电极を用いて測定した起電力(たとえば、白金电极と組み合わせて測定したORP(ORPの詳細についてはORPの話参照))を、それぞれ他の比較电极を用いた場合の値に換算するにはどうすればよいのでしょうか?
そのためには、これらの比較电极の間の相対的な値を一定の基準に基いて確定しておく必要があります。これらを比較电极の「電位」と言い、その基準には標準水素电极(S.H.E.またはN.H.E.と略す)が用いられます。このS.H.E.の電位は、国際純正応用化学連合(IUPAC)などで、25℃においてゼロ(0)mVと定義されています。S.H.E.は1気圧の水素ガスをバブリング飽和した平均活量1の塩酸(約1.2規定HCl)中に白金黒电极を挿入して構成されます。
比較电极として有名なカロメル电极(Hg/Hg2Cl2)および銀?塩化銀电极(Ag/AgCl)の電位は、S.H.E.に対して次の表に示された値が知られています。
温度 | Ag/AgCl/KCl | Hg/Hg2Cl2/KCl | ||
---|---|---|---|---|
℃ | 3.5惭-碍颁濒(25℃) | 饱和碍颁濒 | 3.5惭-碍颁濒(25℃) | 饱和碍颁濒 |
10 | 0.215 | 0.214 | 0.256 | 0.254 |
15 | 0.212 | 0.209 | 0.254 | 0.251 |
20 | 0.208 | 0.204 | 0.252 | 0.248 |
25 | 0.205 | 0.199 | 0.250 | 0.244 |
30 | 0.201 | 0.194 | 0.248 | 0.241 |
35 | 0.197 | 0.189 | 0.246 | 0.238 |
40 | 0.193 | 0.184 | 0.244 | 0.234 |
(各値は、厂.贬.贰.に対する电圧値(痴)として测定されたもの)
D.T.Sawyer, A.Sobkowiak, J.L.Roberts,Jr., “Electrochemistry for Chemists 2nd ed.” p.192 (1995), John Wiley.
(社)日本分析化学会編“分析化学便覧”p.723 (2001) ,丸善. にて転載
最近は、水银および水银化合物の使用が忌避された结果、贬驳/贬驳2Cl2はほとんど用いられず、主にAg/AgClが用いられています。表に示した値から明らかなように、これらの电极の電位は、温度およびKCl内部液の濃度により変化します。堀場製作所では、0℃で飽和濃度となる3.33mol/L KClを内部液とするAg/AgClをすべての比較电极に用いています。3.33mol/L KCl内部液は、0℃以上のすべての使用温度範囲においてKCl飽和とならず、温度による体積変化以外は濃度の変化がないことが利点です。すなわち温度変化によるKCl濃度変化に起因する電位変化をできるだけ少なくできます。
ただし、3.33mol/L KClを内部液とするAg/AgClの標準水素电极(S.H.E.)に対する電位は便覧などでは明示されていません。そこで当社では数多くの3.33mol/L KCl-Ag/AgCl について独自にその電位の測定を行い、次式で示される電位式を求めました。
なおこれらの测定値については、电位式の算出に用いた参考文献とともに、论文として発表済みであることを付记しておきます。
【参考文献】
関连ページ 辫贬测定の応用