電位法與電分析方法
電位法(potentiometry)
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想象把兩根探頭插進一杯液體,看著電壓計上出現一個電壓,就像溫度計顯示溫度一樣。你並沒有往液體裡強行通電、逼它發生什麼——你只是在傾聽溶液本身產生的那一點點電壓,而這電壓會告訴你裡面溶解了什麼。這種安靜地「聽電壓」的做法,就是電位法。
更準確地說,電位法是在幾乎沒有電流流過的情況下,測量插入樣品的兩個電極之間的電壓(電位差)。其中一個電極是指示電極,它產生的電位取決於某種選定離子的濃度(更確切地說是活度);另一個是參比電極,它維持一個固定、已知的電位,作為穩定的基線。讀出兩者之差,再用能斯特方程把它換算成濃度。
它之所以重要,是因為它是日常 pH 計的基礎,也是鈉、鉀、氟、鈣等離子的離子選擇性電極的基礎——便宜、快速,可以直接在樣品中使用而不破壞樣品。需要誠實說明的是:訊號響應的是離子活度而非直接的濃度,因此結果依賴於離子強度,也依賴一個乾淨、維護良好的參比電極;一個漂移或被污染的參比,會悄悄毀掉讀數。
pH 計是最常見的電位法儀器:一支玻璃指示電極加一支參比電極在樣品中讀出一個電壓,電位計只是把這個電壓直接換算成 pH 數值顯示出來——不通電流,也不需要滴定就能得到一個快速結果。
電位法在接近零電流下讀取電壓,以求出離子濃度。
不要把電位法(測電壓、不通電流)與伏安法或庫侖法(施加電壓並測量或計量電流)混淆。電位法是「觀察」;基於電流的方法則主動驅動反應。
又稱
另見