庫(kù)侖計(jì)在電化學(xué)中的應(yīng)用

一、庫(kù)侖計(jì)的簡(jiǎn)介

       YK系列庫(kù)侖計(jì)又稱安培秒計(jì)，是北京宇科泰吉公司的主要產(chǎn)品，它采用先進(jìn)的微處理器進(jìn)行智能控制，對(duì)輸入的信號(hào)經(jīng)過(guò)CPU運(yùn)算處理后，由高亮度的LED進(jìn)行清晰直觀顯示。測(cè)量值既可本地直接顯示，又可通過(guò)RS485串行接口與微機(jī)相連，組成測(cè)控系統(tǒng)。儀表還帶有可任意設(shè)定報(bào)警值的無(wú)源報(bào)警觸點(diǎn)輸出，部分儀表還帶有模擬信號(hào)輸出接口，方便與遠(yuǎn)傳相連。本產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于電鍍、電化學(xué)、生物制藥、直流電動(dòng)工具等工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合。
                                                                                                    

二、庫(kù)侖計(jì)在電化學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例

（一）、裝置和基本原理：

在控制電位電解裝置的電路中串入一個(gè)能測(cè)量電量的庫(kù)侖計(jì)，即構(gòu)成控制電位庫(kù)侖分析法的裝置。電解時(shí)，用恒電位裝置控制陰極電位，以100％的電流效率進(jìn)行電解，當(dāng)電流趨于零時(shí)，電解即完成。由庫(kù)侖計(jì)測(cè)得電量，根據(jù)Faraday定律求出被測(cè)物質(zhì)的含量。

（二）、電量的測(cè)量

進(jìn)行庫(kù)侖分析時(shí)，必須要能準(zhǔn)確的測(cè)量電量的數(shù)值。電量測(cè)量的度是決定分析結(jié)果準(zhǔn)確度的主要因素。

測(cè)量電量通常用庫(kù)侖計(jì)，它是庫(kù)侖分析裝置的主要部件之一。常用的庫(kù)侖計(jì)有：滴定庫(kù)侖計(jì)、重量庫(kù)侖計(jì)（銀庫(kù)侖計(jì)）、氣體庫(kù)侖計(jì)、電子積分庫(kù)侖計(jì)等。下面介紹幾種常用的庫(kù)侖計(jì)。

　 1．氣體庫(kù)侖計(jì)（氫氧氣體庫(kù)侖計(jì)）

構(gòu)造如圖6-5所示。左邊是一個(gè)點(diǎn)接管，上面帶有活塞，內(nèi)裝0.5mol/LK2SO4溶液，管中焊兩片鉑電極；右邊是一支刻度管，電解管與刻度管用橡皮管聯(lián)接。管外為恒溫水浴套。 　　　　　　　　　　　　　

使用時(shí)，將它與電解串聯(lián)。當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)：

鉑陰極上析出氫氣： 2H2O====O2+4H++4e-

鉑陽(yáng)極上析出氧氣: 4H2O+4e-====OH-+2H2

電解所產(chǎn)生的O2、H2會(huì)使刻度管的液面上升,電解前后液面差就可讀出氫氧氣體的總體積。根據(jù)Farady電解定律，96487c的電量，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，可產(chǎn)生11200mlH2、5600ml O2，共16800ml O2、H2混合氣體。即每庫(kù)侖電量析出16799/96487 =0，1742ml O2、H2混合氣體。設(shè)產(chǎn)生混合氣體的體積為V，則：

Q=V/(16799/96487)= V/0.1742

優(yōu)點(diǎn)：氫氧庫(kù)侖計(jì)的準(zhǔn)確度可達(dá)±0.1%，操作簡(jiǎn)單，是Z常用的一種庫(kù)侖計(jì)。其缺點(diǎn)是：當(dāng)I/S<0.0/cm2，產(chǎn)生較大的誤差。原因是陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生少量的H2O2，來(lái)不及分解或進(jìn)一步在陽(yáng)極上氧化產(chǎn)生O2，就跑到溶液中并在陰極還原，使O2、H2混合氣體的體積減少（陽(yáng)極電位較高時(shí)，有利于H2O2的氧化）。

如果用0.1mol/L硫酸肼代替K2SO4，陰極產(chǎn)物仍是氫氣，而陽(yáng)極產(chǎn)物為氮?dú)猓?/span>

N5H+5===N2+5H++4e-

這種庫(kù)侖計(jì)稱為氫氮庫(kù)侖計(jì)。電量計(jì)算公式同氫氧庫(kù)侖計(jì)。

2．電子積分庫(kù)侖計(jì)

以電流對(duì)時(shí)間積分可直接得到電量：

目前商品的庫(kù)侖儀都采用i-t電子積分儀來(lái)直接得到Q。

（三）、控制電位庫(kù)侖分析的過(guò)程

1．預(yù)電解,消除電活性雜質(zhì)。通N2數(shù)分鐘除氧。在加入試樣前，先在比測(cè)定時(shí)約負(fù)0.3～0.4V的陰極電位下進(jìn)行預(yù)電解，直到電流降低至一個(gè)很小的數(shù)值（即達(dá)到背景電流）,不接通庫(kù)侖計(jì)。

2．將一定體積的試樣溶液加入到電解池中，接通庫(kù)侖計(jì)電解。當(dāng)電解電流降低到背景電流時(shí)，停止。由庫(kù)侖計(jì)記錄的電量計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的含量。

四、控制電位庫(kù)侖分析的特點(diǎn)及應(yīng)用

特點(diǎn)：①.不需要使用基準(zhǔn)物質(zhì)，準(zhǔn)確度高。因?yàn)樗歉鶕?jù)電量的測(cè)量來(lái)計(jì)算分析結(jié)果的，而電量的測(cè)量可以達(dá)到很高的精度，所以準(zhǔn)確度高。

②.靈敏度高。能測(cè)定μg級(jí)的物質(zhì)，如果校正空白值，并使用高精度的儀器，甚至可測(cè)定0.01μg級(jí)的物質(zhì)。

由于控制電位庫(kù)侖分析法具有準(zhǔn)確、靈敏、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)，因此，特別適用于混合物的測(cè)定，因而得到了廣泛的應(yīng)用。可用于五十多種元素及其化合物的測(cè)定。其中包括氫、氧、鹵素等非金屬，、鈉、鈣、鎂、銅、銀、金、鉑族等金屬以及稀土元素等。

在有機(jī)和生化物質(zhì)的合成和分析方面的應(yīng)用也很廣泛，涉及的有機(jī)化合物達(dá)五十多種。例如，三（lu)乙酸的測(cè)定，血清中尿酸的測(cè)定，以及在多肽合成和加氫二聚作用等的應(yīng)用。

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