水銀クーロメーター

水銀クーロメーターの原理図

電気化学において、水銀クーロメーターは、以下の反応に基づいて水銀を使用してクーロメトリー（電流を測定することで化学反応で変化した物質の量を決定する）を実行する分析機器である： ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}$${\displaystyle {\ce {Hg^{2}+}}+{\ce {2e^{-}<=>Hg^{\circ }}}}$$

これらの酸化還元プロセスは、幅広い電流密度において100%の効率を示します。電気量（クーロン）の測定は、水銀電極の質量変化を測定することによって行われます。電極の質量は、水銀イオンの陰極析出時には増加し、金属の 陽極溶解時には減少します。 ここで、Qは電気量、Δmは質量変化、Fはファラデー定数、M _Hgは水銀のモル質量です。 $${\displaystyle Q={\frac {2\,\Delta m\,F}{M_{{\ce {Hg}}}}},}$$

時間計として使用

固体電子機器が開発される以前は、クーロメータ（電気化学式時間計、経過時間表示器）^{[ 4 ]が}、アポロ計画の宇宙船を含む電子機器やその他のデバイスにおいて、長期間（最大25,000時間）の経過時間計として使用されていました。クーロメータに一定の校正済み電流を流すことで、水銀滴間の隙間の動きから経過時間を視覚的に表示します。^{[ 5 ] [ 6 ]}クーロメータのブランドとしては、HPのChronisterやCurtisのIndachronなどが挙げられます。

工事

このクーロメータは構造が異なりますが、すべて質量測定に基づいています。この装置は、電解質として水銀(II)イオンの溶液を含む細い目盛り付き毛細管で接続された 2 つのリザーバーで構成されています。各リザーバーには、水銀滴に浸された電極が含まれています。別の小さな水銀滴を毛細管に挿入します。電流をオンにすると、毛細管内の滴の片側で金属水銀が溶解し、同じ滴の反対側で沈殿が始まります。この滴が動き始めます。電流の影響下での水銀の沈殿/溶解の効率が高いため、この小さな滴の質量または体積は一定で、その動きは通過する電荷と線形相関しています。電流の方向が変わると、滴は反対方向に移動します。このタイプのクーロメータの感度は、毛細管の直径によって異なります。

別の構造としては、水銀を充填した毛細管と両側に電極を配置し、水銀を小さな電解質の泡で2つの領域に分離し、その泡の中に毛細管と平行にガラス管を配置する構造がある。毛細管には目盛りが付いており、時間計として機能する。^{[ 7 ]}

参照

• 銅クーロメーター

注記

1. サミュエル・グラストン（2013年4月16日）『電気化学入門』リード・ブックス・リミテッド、30-35頁。ISBN 978-1-4465-4546-1。
2. パトリック/ファルド（2000年10月18日）『産業用エレクトロニクス：デバイスとシステム』第2版、CRCプレス、pp.474–、ISBN 978-0-8247-0501-5。
3. 金属の電荷がゼロであるという表示は必要ありませんが、帯電粒子と非帯電粒子の状況について議論する場合、電荷が「忘れられている」わけではないことを明確に示します。
4. 「電気化学 - 経過時間インジケーター - クーロメーター」（PDF） 。2024年4月21日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
5. Curtis Instruments, Inc. 「電気化学経過時間インジケーター」（PDF） . 2023年12月20日閲覧。
6. Stabler, HP (1962-10-01). 「電気化学的経過時間計」. American Journal of Physics . 30 (10): xv. Bibcode : 1962AmJPh..30R..15S . doi : 10.1119/1.1941803 . ISSN 0002-9505 . 
7. 「電気化学 - 経過時間インジケーター - クーロメーター」（PDF） 。2024年4月21日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。