電導分析法的基本原理

更新時間：2017-11-30

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一、電解質溶液的導電性能

電解質溶液和非電解質溶液的顯著的差別是：前者能夠導電，后者不能。前者能夠導電是因為電解質在水溶液中能夠電離，生成陽離子和陰離子，在電場作用下它們將向相反方向移動,形成電流,產生導電現象。因此電解質溶液是一種離子導體。離子導體還包括熔鹽、固體電解質、離子交換樹脂膜等，所以電解質泛指有一定離子導電性的物相。
（1）電導

電導是衡量金屬導體和電解質溶液導電能力的物理量。用符號 G 表示，其 SI 單位是西門子，符號為 S，1S＝1Ω-1

電導是電阻的倒數，即

（2）電導率

均勻導體在均勻電場中的電導與導體截面積 A 成正比，與其長度 l 成反比。式中 ρ 為電阻率，其倒數為電導率，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 時電解質溶液的電導，故有時亦稱為比電導。

的數值與電解質種類、溫度、濃度有關.

對于強電解質，溶液較稀時，電導率近似與濃度成正比；濃度很大時，因離子間相互作用，電導率增加緩慢，并經過一個極大值后下降。

對于弱電解質，因為起導電作用的僅是解離的那部分離子，而在濃度增加時，由于解離度減小，離子數量增加不多，所以弱電解質電導率總的來說，不大。

二、電導與溶液濃度的關系

雖然電導率已消除了電導池幾何結構的影響，但它仍與溶液濃度或單位體積的質點數有關。因此，無論是比較不同種類的電解質溶液在溫度下的導電能力，還是比較同一電解質溶液在不同溫度下的導電能力，都需要固定被比較溶液所包含的質點數。這就引入了一個比更有用的物理量，稱為摩爾電導率。

式中，c為電解質溶液的物質的量濃度，單位為mol·m-3，κ為電導率，單位為S·m-1，所以Λm的單位為S·m2·mol-1。

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

① 在使用摩爾電導率時，應寫明物質的基本單元。

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

一般情況下，取正、負離子各含1 mol 電荷作為電解質的物質的量的基本單元。

小結：1、電導分析法原理 2、電導與溶液濃度的關系

作業：P51 1、2

三、溶液電導的測量方法

1、電阻分壓法
　測量電解質溶液的電導常用的是電導儀。電導儀的測量原理*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量法，下圖是DDS-11型電導儀測量原理的示意圖。
　　　　　　　　　
　穩壓器輸出穩定的直流電壓，供給振蕩器和放大器，使它們在穩定狀態下工作。振蕩器輸出電壓不隨電導池電阻的變化而變化，從而為電阻分壓回路提供一個穩定的標準電壓E，電阻分壓回路由電導池和測量電阻串聯組成。E加在該回路AB兩端，產生電流強度。根據歐姆定律可知：
　　　　　　　　則　
　式中G為電導池中溶液的電導。
上式中E不變，Rm經設定后也不變，所以電導G只是Em的函數。Em經放大器后，換算成電導（率）值后顯示在指示器上。
　為了消除電導池兩電極間分布電容對的影響，電導儀中設有電容補償電路，它通過電容產生一個反向電壓加在Rm上，使電極間分布電容的影響得以消除。
　電導率儀的工作原理與電導儀相同，根據上式可知，當Rm、E為定值時，也只是Em的函數，據此，即可在電導率儀的顯示屏上直接讀出溶液的電導率。下圖是國產DDS-11A型電導率儀的面板示意圖。
　
　　　DDS-Ⅱ 型電導率儀

　其使用方法如下：
　（1）打開電源開關（位于儀器背面），待顯示屏顯示數字穩定后即可工作。
　（2）將電導電極插入待測液體中，使液體*浸沒電極。將“量程開關”置于適當位置（視液體電導率大小而定），調節“溫度補償”旋鈕，使其指示的溫度與液體溫度相同。
　（3）將“功能開關”置于“校正”檔，調節“常數校正”旋鈕，使儀器顯示電導池系數值（電導池系數值見儀器背面）。
　（4）將“功能開關”置于“測量”檔，則儀器顯示出被測液的電導率。測量結束后，用蒸餾水將電極沖洗干凈，浸泡在蒸餾水中。
　

2、平衡電橋法測定電導

在溶液中電離達到平衡時，其電離平衡常數Kc與濃度c和電離度a有以下關系