電位滴定儀的工作系統(tǒng)主要由電極系統(tǒng)、滴定系統(tǒng)、電位檢測與控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四部分組成,其整體工作流程是通過監(jiān)測滴定過程中電極電位的突變來確定滴定終點,具體工作原理如下:
電極系統(tǒng)建立電位響應(yīng)
電極系統(tǒng)包含指示電極和參比電極,二者共同構(gòu)成電化學(xué)電池。
指示電極的電位會隨滴定體系中被測離子濃度的變化而改變,比如酸堿滴定常用 pH 玻璃電極,氧化還原滴定常用鉑電極,沉淀滴定常用銀電極;
參比電極則能提供穩(wěn)定且已知的電位,不受體系組分變化影響,常見的有飽和甘汞電極、銀 - 氯化銀電極,以此作為電位測量的基準(zhǔn)。
滴定前,指示電極與參比電極插入待測溶液,會形成穩(wěn)定的初始電位,該電位與待測離子的初始濃度相關(guān)。
滴定系統(tǒng)精準(zhǔn)輸送滴定劑
滴定系統(tǒng)由滴定管(或加液單元)、攪拌裝置和驅(qū)動部件構(gòu)成。
控制系統(tǒng)會按預(yù)設(shè)模式(如恒速滴定、增量滴定),通過精密驅(qū)動裝置控制滴定管向待測溶液中逐滴或定量添加滴定劑;
攪拌裝置會持續(xù)均勻攪拌溶液,確保滴定劑與待測組分快速、充分反應(yīng),保證體系中離子濃度分布均勻,讓電極能實時反映真實的體系電位。
電位檢測與控制系統(tǒng)判定終點
電位檢測模塊會實時采集電極系統(tǒng)的電位信號,并將其轉(zhuǎn)化為可識別的電信號傳輸至控制系統(tǒng)。
滴定初期,待測組分濃度較高,滴定劑加入后會迅速與之反應(yīng),電極電位變化平緩;
當(dāng)接近滴定終點時,待測組分幾乎被反應(yīng),少量滴定劑的加入就會導(dǎo)致體系中離子濃度發(fā)生階躍式變化,進而引起電極電位的突躍;
控制系統(tǒng)會通過預(yù)設(shè)的判定算法(如一階導(dǎo)數(shù)法、二階導(dǎo)數(shù)法)識別電位突躍的節(jié)點,判定為滴定終點并立即停止滴定。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)輸出結(jié)果
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)會記錄滴定過程中的滴定劑體積和對應(yīng)電位值,可自動繪制電位 - 體積滴定曲線,計算出終點時消耗的滴定劑體積,再結(jié)合滴定劑濃度和滴定反應(yīng)的計量關(guān)系,最終換算出待測組分的含量,并生成檢測報告。