電導(dǎo)分析法的基本原理

更新時(shí)間：2017-11-30

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一、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性能

電解質(zhì)溶液和非電解質(zhì)溶液的顯著的差別是：前者能夠?qū)щ姡笳卟荒堋Ｇ罢吣軌驅(qū)щ娛且驗(yàn)殡娊赓|(zhì)在水溶液中能夠電離，生成陽(yáng)離子和陰離子，在電場(chǎng)作用下它們將向相反方向移動(dòng),形成電流,產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象。因此電解質(zhì)溶液是一種離子導(dǎo)體。離子導(dǎo)體還包括熔鹽、固體電解質(zhì)、離子交換樹(shù)脂膜等，所以電解質(zhì)泛指有一定離子導(dǎo)電性的物相。
（1）電導(dǎo)

電導(dǎo)是衡量金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的物理量。用符號(hào) G 表示，其 SI 單位是西門子，符號(hào)為 S，1S＝1Ω-1

電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，即

（2）電導(dǎo)率

均勻?qū)w在均勻電場(chǎng)中的電導(dǎo)與導(dǎo)體截面積 A 成正比，與其長(zhǎng)度 l 成反比。式中 ρ 為電阻率，其倒數(shù)為電導(dǎo)率，用表示，其 SI 單位為 S·m-1 。

是電極距離為 1m 而兩極板面積均為 1m2 時(shí)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)，故有時(shí)亦稱為比電導(dǎo)。

的數(shù)值與電解質(zhì)種類、溫度、濃度有關(guān).

對(duì)于強(qiáng)電解質(zhì)，溶液較稀時(shí)，電導(dǎo)率近似與濃度成正比；濃度很大時(shí)，因離子間相互作用，電導(dǎo)率增加緩慢，并經(jīng)過(guò)一個(gè)極大值后下降。

對(duì)于弱電解質(zhì)，因?yàn)槠饘?dǎo)電作用的僅是解離的那部分離子，而在濃度增加時(shí)，由于解離度減小，離子數(shù)量增加不多，所以弱電解質(zhì)電導(dǎo)率總的來(lái)說(shuō)，不大。

二、電導(dǎo)與溶液濃度的關(guān)系

雖然電導(dǎo)率已消除了電導(dǎo)池幾何結(jié)構(gòu)的影響，但它仍與溶液濃度或單位體積的質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)。因此，無(wú)論是比較不同種類的電解質(zhì)溶液在溫度下的導(dǎo)電能力，還是比較同一電解質(zhì)溶液在不同溫度下的導(dǎo)電能力，都需要固定被比較溶液所包含的質(zhì)點(diǎn)數(shù)。這就引入了一個(gè)比更有用的物理量，稱為摩爾電導(dǎo)率。

式中，c為電解質(zhì)溶液的物質(zhì)的量濃度，單位為mol·m-3，κ為電導(dǎo)率，單位為S·m-1，所以Λm的單位為S·m2·mol-1。

Λm規(guī)定為相距為 1m 的兩個(gè)平行板電極之間裝有含 1mol 電解質(zhì)（基本單元）的溶液所具有的電導(dǎo)。

① 在使用摩爾電導(dǎo)率時(shí)，應(yīng)寫明物質(zhì)的基本單元。

例如：濃度為10 mol/m3的CuSO4溶液的電導(dǎo)率為0.1434 S/m。

一般情況下，取正、負(fù)離子各含1 mol 電荷作為電解質(zhì)的物質(zhì)的量的基本單元。

小結(jié)：1、電導(dǎo)分析法原理 2、電導(dǎo)與溶液濃度的關(guān)系

作業(yè)：P51 1、2

三、溶液電導(dǎo)的測(cè)量方法

1、電阻分壓法
　測(cè)量電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)常用的是電導(dǎo)儀。電導(dǎo)儀的測(cè)量原理*不同于平衡電橋法，它是基于電阻分壓原理的一種不平衡測(cè)量法，下圖是DDS-11型電導(dǎo)儀測(cè)量原理的示意圖。
　　　　　　　　　
　穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)定的直流電壓，供給振蕩器和放大器，使它們?cè)诜€(wěn)定狀態(tài)下工作。振蕩器輸出電壓不隨電導(dǎo)池電阻的變化而變化，從而為電阻分壓回路提供一個(gè)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓E，電阻分壓回路由電導(dǎo)池和測(cè)量電阻串聯(lián)組成。E加在該回路AB兩端，產(chǎn)生電流強(qiáng)度。根據(jù)歐姆定律可知：
　　　　　　　　則　
　式中G為電導(dǎo)池中溶液的電導(dǎo)。
上式中E不變，Rm經(jīng)設(shè)定后也不變，所以電導(dǎo)G只是Em的函數(shù)。Em經(jīng)放大器后，換算成電導(dǎo)（率）值后顯示在指示器上。
　為了消除電導(dǎo)池兩電極間分布電容對(duì) 的影響，電導(dǎo)儀中設(shè)有電容補(bǔ)償電路，它通過(guò)電容產(chǎn)生一個(gè)反向電壓加在Rm上，使電極間分布電容的影響得以消除。
　電導(dǎo)率儀的工作原理與電導(dǎo)儀相同，根據(jù)上式可知，當(dāng)Rm、E為定值時(shí)，也只是Em的函數(shù)，據(jù)此，即可在電導(dǎo)率儀的顯示屏上直接讀出溶液的電導(dǎo)率。下圖是國(guó)產(chǎn)DDS-11A型電導(dǎo)率儀的面板示意圖。
　
　　　DDS-Ⅱ 型電導(dǎo)率儀

　其使用方法如下：
　（1）打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)（位于儀器背面），待顯示屏顯示數(shù)字穩(wěn)定后即可工作。
　（2）將電導(dǎo)電極插入待測(cè)液體中，使液體*浸沒(méi)電極。將“量程開(kāi)關(guān)”置于適當(dāng)位置（視液體電導(dǎo)率大小而定），調(diào)節(jié)“溫度補(bǔ)償”旋鈕，使其指示的溫度與液體溫度相同。
　（3）將“功能開(kāi)關(guān)”置于“校正”檔，調(diào)節(jié)“常數(shù)校正”旋鈕，使儀器顯示電導(dǎo)池系數(shù)值（電導(dǎo)池系數(shù)值見(jiàn)儀器背面）。
　（4）將“功能開(kāi)關(guān)”置于“測(cè)量”檔，則儀器顯示出被測(cè)液的電導(dǎo)率。測(cè)量結(jié)束后，用蒸餾水將電極沖洗干凈，浸泡在蒸餾水中。
　

2、平衡電橋法測(cè)定電導(dǎo)

在溶液中電離達(dá)到平衡時(shí)，其電離平衡常數(shù)Kc與濃度c和電離度a有以下關(guān)系