庫侖計(jì)(coulometer)又稱“電量計(jì)”，是根據(jù)法拉第定律設(shè)計(jì)出用于測量電路中所通過電量的裝置。由陰、陽兩電極和電解液組成。當(dāng)數(shù)值穩(wěn)定的直流電通過時(shí)，在陰極上就有陽離子物質(zhì)析出。
庫侖計(jì)主要應(yīng)用于測量電量和電流強(qiáng)度，還可利用庫侖計(jì)檢測法測定出材料的氧氣透過率。常見的有銀庫侖計(jì)、氫氧庫侖計(jì)、氫氮庫侖計(jì)、電子積分式庫侖計(jì)等。庫侖計(jì)的種類在不斷更新，比如自動(dòng)滴定微庫侖計(jì)，它具有快速、靈敏、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。現(xiàn)代儀器多采用積分運(yùn)算放大器庫侖計(jì)或數(shù)字庫侖計(jì)測定電量。
原理
庫侖計(jì)是利用電流的化學(xué)作用測量電量和電流的儀器。當(dāng)數(shù)值穩(wěn)定的直流電通過時(shí)，在陰極上就有陽離子物質(zhì)析出，由電解出來的物質(zhì)的量計(jì)算通過溶液的電量，即庫侖計(jì)的原理。
基本構(gòu)造
氣體庫侖計(jì)是較易得到、使用方便的一種庫侖計(jì)。以氣體庫侖計(jì)為例，它的構(gòu)造主要有硬質(zhì)玻璃制成的電解管，可收集氫氧混合氣體(相當(dāng)于500庫侖左右的電量)；恒溫套筒，筒中盛水及溫度計(jì)，供保持電解所產(chǎn)生的氣體恒溫用；兩個(gè)鉑電極，電解管中通常盛0.5M的K2SO4(或Na2SO4）溶液；量氣管，用橡皮管使它與電解管相連。庫侖計(jì)的兩極串聯(lián)于電解電路中時(shí)，電解電流將通過電解管而使等當(dāng)量的氫、氧混合氣體析出，并通過測量被置換的液體體積的方法測量它們的總體積。
常見分類
銀庫侖計(jì)
銀庫侖計(jì)(重量庫侖計(jì))，是利用稱量硝酸銀溶液在鉑陰極上析出金屬銀的質(zhì)量來測定電荷量的。
滴定式庫侖計(jì)
滴定式庫侖計(jì)是用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定庫侖池中生成的某種物質(zhì)，然后計(jì)算通過電解池的電量。例如用銀絲作為陽極，鉑片作為陰極，在圓形玻璃器顯中充以0.03mol/L KBr+0.2 mol/L K2SO4進(jìn)行電解，其反應(yīng)如下:
陽極反應(yīng)：
陰極反成：
生成的OH-用0.01mol/L HCI標(biāo)準(zhǔn)溶液漓定至pH=7.0，根據(jù)消耗的 HCI的量即可計(jì)算出生成的OH-的量，從而計(jì)算出通過電解池的電量。這種庫侖計(jì)裝置簡單，準(zhǔn)確度也較高。測定10C的電量，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.1%;測定0.1C的電量，準(zhǔn)確度可達(dá)±1%。
碘式庫侖計(jì)也是滴定式庫侖計(jì)的一種，在兩個(gè)相連的玻璃器皿中各放置一根螺旋狀鉑絲，分別作為陽極和陰極。以0.5mol/L KI為電解液，在電解過程中碘離子在陽極上氧化生成I2。電解結(jié)束后，放出陽極區(qū)的I2溶液，用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定，根據(jù)消耗的Na2S2O3的量可計(jì)算出生成的I2的量，從而計(jì)算出通過電解池的電量。這類庫侖計(jì)的準(zhǔn)確度可達(dá)±2%。
氣體庫侖計(jì)
氣體庫侖計(jì)可以根據(jù)電解時(shí)產(chǎn)生的氣體體積來直接讀數(shù)，使用較為方便。氣體庫侖計(jì)是將一支刻度管用橡膠管與電解管相接，電解管中焊接兩片鉑電極，管外裝有恒溫水套。常用的電解液是0.5mol/L K2SO4或Na2SO4，為了提高導(dǎo)電性，通常會(huì)向水中添加硫酸（H2SO4）等強(qiáng)電解質(zhì)。然而，這些添加的離子化合物在電解過程中也會(huì)參與反應(yīng)，導(dǎo)致陰極和陽極析出部分雜質(zhì)，如硫酸的分解產(chǎn)物。通過電流時(shí)，在陽極上析出氧，陰極上析出氫。氣體可經(jīng)外筒頂部的出口被收集。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1法拉第電量產(chǎn)生11.200L氫氣和5.600L氧氣，共產(chǎn)生16.800L氣體，即每庫侖電量相當(dāng)于析出0.1741ml 氫氧混合氣體。電解前后刻度管中液面之差就是氫、氧氣體的總體積。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每庫侖電荷量析出0.1742mL氫、氧混合氣體。這種庫侖計(jì)使用簡便，能測量10C以上的電量，準(zhǔn)確度可達(dá)±0.1%，操作方便，但靈敏度較差，是早期最常用的一種庫侖計(jì)，也稱為氧氧庫侖計(jì)。
電子積分庫侖計(jì)
電子積分庫侖計(jì)可用電流積分的方法直接指示出電荷量。據(jù)此構(gòu)成的電流積分庫侖計(jì)（電子式庫侖計(jì)）可直接顯示電解過程中消耗的電荷量。
特征數(shù)據(jù)
應(yīng)用領(lǐng)域
庫侖計(jì)主要應(yīng)用于測量電量和電流，還可利用庫侖計(jì)檢測法測定出材料的氧氣透過率。
庫侖計(jì)檢測法
在試驗(yàn)中，利用試驗(yàn)樣品將滲透隔腔隔離成兩個(gè)獨(dú)立的氣流系統(tǒng)，使用兩種氣體：一種是標(biāo)準(zhǔn)氣體(干燥氨氣)，另一種是確定透過量的試驗(yàn)氣體(純氧或含氧氣體)。試驗(yàn)樣品兩邊壓力相等，但氧氣分壓不同，即對(duì)于試驗(yàn)氣體，試驗(yàn)樣品兩邊存在一個(gè)分壓差，而對(duì)于總壓，試驗(yàn)樣品兩邊是相等的，故這種方法稱作等壓法、或庫侖計(jì)檢測法、電量分析法。在氧氣濃度差作用下，氧氣透過薄膜并被氮?dú)?/a>流送至傳感器中，由傳感器精確測定出氮?dú)饬魉鶖y帶的氧氣量，從而測定出材料的氧氣透過率。
發(fā)展趨勢
庫侖計(jì)的種類在不斷更新，比如自動(dòng)滴定微庫侖計(jì)，它是一種新的庫侖滴定方法，它具有快速、靈敏、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。現(xiàn)代儀器多采用積分運(yùn)算放大器庫侖計(jì)或數(shù)字庫侖計(jì)測定電量。數(shù)字庫侖計(jì)由單片機(jī)控制進(jìn)行電量檢測，能即時(shí)以數(shù)字顯示電量，并能對(duì)電量、時(shí)間進(jìn)行預(yù)置測量。
參考資料 >