Что измеряет электрод REDOX/ORP и как это измеряется?

Как выбрать материал электрода для измерений редокса — золото, серебро или платину?

Платина является универсальным материалом для электродов; её применение невозможно лишь в крайне редких случаях. В среде озона (O3) или пероксида водорода (H2O2) платина действует как катализатор, поэтому при низких концентрациях не формируется потенциал, соответствующий O3 или H2O2, в составе композитного слоя. Кроме того, платина окисляется на воздухе — не говоря уже о сильных окислителях. В первом случае электрод показывает завышенное значение редокс-потенциала, а во втором — наблюдается эффект памяти. В обоих случаях отмечается замедленная реакция. Как правило, в условиях применения озона или пероксида платиновые электроды использовать нельзя. В указанных случаях можно применять золотые электроды; более того, потенциал золотых электродов выше, чем у платиновых, а золотые или серебряные электроды также имеют преимущества при очистке сточных вод, содержащих цианиды. Цианид оказывает слабое коррозионное воздействие на поверхность электрода, что способствует поддержанию её чистоты. Однако золото не следует использовать в кислых растворах с высоким содержанием хлора, поскольку золото образует с хлором комплексные соединения, что приводит к исчезновению измерительной чувствительности. Что касается конструкции и измерительного кабеля, то принципы, предъявляемые к измерению pH, также применимы и к измерению редокса: усилитель измерительной системы должен иметь высокое входное сопротивление — не менее 1012 Ом. Редокс-значения обычно отображаются в абсолютных или относительных единицах «мВ».

Редокс-электрод представляет собой электрод из драгоценного металла. Он используется для измерения потенциала, при этом сам не должен вступать в химические реакции, то есть должен быть устойчивым к химическим воздействиям. В данном случае в качестве материала могут применяться только такие драгоценные металлы, как платина, золото или серебро. В качестве сравнительного электрода, как и при измерении pH, применяется система Ag/AgCl. Если ввести платиновый игольчатый редокс-электрод в раствор, содержащий хлор, между поверхностью платиновой иглы и поверхностью раствора образуется межфазный слой, называемый «двойным электрическим слоем Гельмгольца». Этот межфазный слой выполняет функцию конденсатора: одна его обкладка соединена с платиновой иглой, а другая — как и в случае измерения pH — с сравнительным электродом. Этот конденсатор заряжается под действием электрохимической разности потенциалов между платиновой иглой и раствором. При этом потенциал раствора определяется логарифмическим отношением концентраций COX/CRED и суммарной разностью потенциалов всех ионов, присутствующих в воде.

Как образуется поляризационное сопротивление Rp?

Ионы являются носителями электрического заряда и переносят его на поверхность электрода. Когда площадь поверхности электрода слишком мала или концентрация ионов чрезмерно высока, процесс обмена зарядами не может протекать достаточно быстро, в результате чего на поверхности электрода образуется ионное облако, которое экранирует электрод. В случае постоянного тока начальный ток постепенно стремится к нулю. Поскольку при измерении электропроводности используется переменный ток, возникает лишь ограниченное дополнительное сопротивление.

Что такое pH и что следует знать о измерении pH?

В общем случае измерение pH используется для определения кислотно-щелочного состояния какого-либо раствора. При добавлении кислоты в воду её кислотность повышается, а значение pH снижается. При добавлении щёлочи в воду её щёлочность повышается, а значение pH — это единица, используемая для обозначения степени кислотности или щёлочности. Когда мы говорим, что молоко «прохладное» или что кислота «слабая», это не даёт чёткого представления о состоянии объекта, поскольку мы не указываем единицу измерения и конкретное значение. В то же время, если мы говорим, что температура молока составляет 10 °C, это уже точное утверждение. Точно так же, когда мы говорим, что pH слабой кислоты равен 5,2, это также является точным понятием.

Пожалуйста, оставьте сообщение для получения соответствующей информации, мы свяжемся с вами вовремя!

Что измеряет электрод REDOX/ORP и как это измеряется?

В качестве сравнительного электрода, как и при измерении pH, используется система Ag/AgCl.

Если в хлорсодержащий раствор погрузить платиновый зонд редокс-электрода, между поверхностью платинового зонда и поверхностью раствора образуется межфазный слой, называемый «двойным электрическим слоем Гельмгольца». Этот межфазный слой эквивалентен конденсатору: один его электрод соединён с платиновым зондом, а другой — как при измерении pH — с эталонным электродом. Такой конденсатор заряжается за счёт электрохимической разности потенциалов между платиновым зондом и раствором. При этом потенциал раствора определяется логарифмическим отношением концентраций Log COX/CRED и суммой разностей потенциалов всех ионов, присутствующих в воде.

В то же время платина также окисляется, и в зависимости от концентрации окислителя на её поверхности формируется оксидный слой толщиной 3–4 атомных слоя. Этот оксидный слой, с одной стороны, проводит электроны, то есть препятствует проведению измерений по параметру Redox. С другой стороны, он создаёт оксидный резервуар, который при снижении содержания хлора приводит к задержке измерений. Чем разбавленнее исследуемый раствор, тем длительнее этот процесс задержки. В условиях высокого содержания буферного раствора Redox этот эффект можно не учитывать.

Этот эффект также можно объяснить на примере двух упомянутых ранее ёмкостей: одна из них заполнена водой, а другая — пуста. Если диаметр соединительной трубки мал, процесс выравнивания уровней воды в обеих ёмкостях протекает медленнее; если же диаметр больше — быстрее. Шероховатость поверхности электрода также приводит к указанной измерительной инерции, поскольку углубления и неровности на шероховатой поверхности создают эффект накопления заряда, что ухудшает процесс переноса заряда.

Поверхность окислительно-восстановительного электрода должна быть по возможности гладкой.

Вследствие того, что «двойной электрический слой Гельмгольца» ведёт себя как конденсатор, при изменении потенциала через него протекает зарядный ток, который продолжается до наступления электрохимического равновесия. Если измерительный усилитель производит измерение потенциала этого комплексного слоя не методом нулевого тока, то электрохимическое равновесие не будет достигнуто. В этом случае измеренные значения будут постоянно дрейфовать, а при определённых условиях на поверхности электрода могут также происходить химические изменения.

Предыдущая страница:

Как выбрать материал электрода для измерений редокса — золото, серебро или платину?

Следующая страница:

Как образуется поляризационное сопротивление Rp?

FAQ

Как выбрать материал электрода для измерений редокса — золото, серебро или платину?

Что измеряет электрод REDOX/ORP и как это измеряется?

Как образуется поляризационное сопротивление Rp?

Что такое pH и что следует знать о измерении pH?