第二章 电导分析法
2 电导分析法
• 在滴定过程中,由于滴定剂的加入而使溶 液不断稀释,为了减小稀释效应的影响和 提高方法的准确度,应使用浓度较大的滴 定剂,一般是滴定剂浓度比被滴溶液浓度 大10倍。 。
2.弱酸(或弱减)的滴定
• 如NaOH滴定弱酸 • HA + Na+ + OH- = H2O + Na+ + A• 若弱酸的离解常数越小,起始电导值越低,滴定 开始时,由于滴定反应产物A-抑制HA的离解,溶液 电导逐渐降低,随着滴定的进行,非电导的弱酸HA 转变为导电较好的盐(Na+ 、A-)。溶液的电导开始 上升,在化计点以后,NaOH过量,使电导增加迅 速,转折点为溶液终点。 HA→HA余+Na++A- →A-+Na+→A- +Na++ OH滴定前 化计点前 化计点 化计点后
Λm
def
κ Vm =
κ
c
Vm 是含有1 mol电解质的溶液 的体积,单位为 m3 ⋅ mol−1, 是电解 c mol ⋅ m −3 。 质溶液的浓度,单位为
摩尔电导率定义
电导率与浓度的关系
强电解质溶液的电导率随着浓度 的增加而升高。当浓度增加到一定 程度后,解离度下降,离子运动速 率降低,电导率也降低,如 H 2SO 4 和 KOH溶液。 中性盐由于受饱和溶解度的限制, 浓度不能太高,如KCl。 弱电解质溶液电导率随浓度下降。 但变化不显著,因浓度增加使其电 离度下降,粒子数目变化不大,如 醋酸。
•
NaOH Na++Cl-+ H O NaOH Na+ + Cl- +OH2 化计点 化计点后 摩尔电导率 H+> OH- > Na+
电导分析法的原理和应用
电导分析法的原理和应用1. 电导分析法的原理电导分析法是一种常用的分析方法,通过测量电解液中的电导率来进行分析。
它基于电导率与电解质浓度之间的关系,利用电流通过电解质溶液时的导电性质来确定待测物质的浓度。
其原理可以分为以下几个方面:1.1 电解质的离子化电解质在溶液中通常以离子的形式存在。
当电压施加到电解质溶液时,正极吸引阴离子,负极吸引阳离子,使得溶液中的电解质分子离解成离子,形成电导。
1.2 离子的迁移和导电正离子和负离子在电场中移动,并形成离子迁移流。
这些流可以导电,而通过测量电解液中的电导率,可以确定离子浓度和溶液的离子性质。
1.3 电导率与浓度的关系电解质的电导率与其浓度成正比,即电导率越高,浓度越高。
通过测量电导率和已知浓度的标准溶液,可以建立浓度和电导率之间的定量关系,从而利用电导率来确定未知溶液的浓度。
2. 电导分析法的应用电导分析法广泛应用于各个领域,特别是在化学分析和环境监测方面。
以下是几个电导分析法的应用案例:2.1 水质监测电导分析法在水质监测中有着重要的应用。
通过测量水样中的电导率,可以判断水中总溶解固体的含量,从而评估水质的好坏。
常见的水质监测项目包括饮用水、地下水、河流和湖泊等水源的电导率测定。
2.2 化学分析电导分析法在化学分析中也有着广泛的应用。
例如,在药物分析中,可以通过测量药物溶液的电导率来确定药物的纯度;在金属离子测定中,可以通过测量金属盐溶液的电导率来确定其中金属离子的含量。
2.3 土壤检测电导分析法还可以用于土壤检测。
土壤中的电导率与土壤的离子浓度密切相关,可以用来评估土壤中的盐碱化程度和养分含量。
通过测量土壤样品的电导率,可以为农田施肥和土壤改良提供参考依据。
2.4 生化分析电导分析法在生化分析中也有一定的应用。
例如,在酶活性测定中,可以通过测量酶反应产物离子浓度变化的电导率,来确定酶的催化效率和活性。
此外,还可以应用电导分析法来测定血液中的离子浓度和酸碱平衡状态。
电化学分析课件2电导分析法
便携式电导计
介绍便携式电导计的优点、适用 场景和常见品牌。
台式电导计
介绍台式电导计的特点、适用范 围和常见型号。
电导分析法的适用范围和应用示例
环境分析
指出电导分析法在水质监测、污染检测等环境 分析方面的应用。
药物质量控制
阐述电导分析法在药物质量控制和药物配方中 的应用价值。
电化学分析课件2电导分 析法
电导分析法用于测定溶液中电解质的浓度和电导率。本节课将介绍电导分析 法的原理、操作流程、仪器设备以及适用范围和应用示例。
电导导性是衡量溶液中电解质浓度的重要指标。
2 电解质
阐述电解质对电流传导的作用以及不同电解质的导电性能。
3 测量方法
食品检测
介绍电导分析法在食品中常见离子的定量分析 中的应用。
工业应用
指出电导分析法在金属腐蚀、化工制品等工业 领域的重要作用。
电导分析法的优缺点以及与其他分析方法 的比较
1 优点
概述电导分析法快速、简 便的特点,与其他分析方 法相比的优势。
2 缺点
描述电导分析法可能遇到 的问题和限制性。
3 与其他分析方法的比
介绍如何利用电导计测量溶液的电导率,并计算出电解质浓度。
电导分析法的步骤和操作流程
1
溶液制备
详细说明如何准备样品溶液,包括稀释
仪器设置
2
和调整 pH 值。
指导设置电导计的参数,如温度、单位
和电导度范围。
3
测量操作
解释如何进行电导测量和记录测量结果。
电导分析法的仪器设备和常用电导计的介绍
数字电导计
较
比较电导分析法与其他常 见分析方法(如光谱法、 色谱法)之间的优劣势。
电导分析法
电解质
电解质
KCl LiCl KNO3 LiNO3 KOH LiOH
0.00349
HCl HNO3 KCl KNO3 LiCl LiNO3
0.00049
0.00349
0.00049
0.00348
0.00049
电解质溶液的电导与浓度的关系
Λm Λm A c
8.20 105 82.5 c Λm Λm 3/ 2 1/ 2 ( DT ) ( DT )
现在使用的电导仪 一般采用电阻分压 原理,电路图如右
Em=Rm*E/(Rm+Rx) E和Rm为恒定值
Rx
在测量低电阻时, 为了防止极化现象, 采用 1000~2500HZ的 高频电压 也就是传说中的 高频滴定法
影响电导测量的因素
(1) 温度的影响 温度升高, 粘度降低,电导增大.每升高1度, 约增加2% (2) 溶剂的影响 25 C 蒸馏水电导率:0.8~1.0 S·cm-1 进一步纯化后电导率: 0.03~0.06 S·cm-1
1 电极不直接与试液接触,避免电解和电极
极化现象。适用于沉淀滴定,也可用于一般 金属离子(铜锌铝铁etc.)的EDTA配合的滴 定 2 能测定电容变化,非水溶剂中的滴定分析 3 对于介电常数相差甚远的两组分混合物的 分析,高频滴定法能得到比较理想的结果
其他应用
平衡常数 难溶盐的溶解度 …………
Λmபைடு நூலகம் Λ A c
m
表11-1 25℃时一些电解质极限电导数据 Λm∞ (Ω1m2mol1) 0.01499 0.01150 0.01450 0.01101 0.02715 0.02367 △ (差值) Λm∞ (Ω1m2mol1) 0.04262 0.04213 0.01499 0.01450 0.01150 0.01101 △ (差值)
第2章 电化学分析法导论
E电池= E+ - E-+ EL
式中EL为液体接界电位。 铜锌原电池由于右边铜电极的电位比锌电极高 ,故E电池为正值,表示电池反应能自发地进行; 铜锌电解池右边锌电极的电位比铜电极低,则 其E 电池 为负值,表示电池反应不能自发地进行,必 须外加一个大于该电池电动势的外加电压,才能使 电池反应进行。
(4)电解质溶液应标明活(浓)度,气体要标明分压和所 处的温度,若不注明则表示25℃及1.01325×105 Pa.。
(5)气体或均相电极反应,反应本身不能直接作电极,要 用惰性材料作电极,以传导电流,在表示图中要指出何种电 极材料(如Pt, Au, C等)。
12
铜锌原电池或电解池可分别表示为:
原电池 Zn∣Zn(NO3)2(x mol· –1)‖Cu(NO3)2 (y mol· –1)∣Cu L L 电解池 Cu∣Cu(NO3)2(y mol· –1)‖Zn(NO3)2 (x mol· –1)∣Zn L L
电化学滴定法:
将化学电池的物理量作为指示滴定过程浓度变化的信号,从而确 定滴定终点。
7
二、电化学滴定法与化学滴定法
图2-1 化学滴定法
图2-2 电化学滴定法
常用的电化学滴定法:电导滴定法
电位滴定法
库仑滴定法
8
§2-2 化学电池和电极电位
一、化学电池 (Electrochemical Cell) 的组成
26
1.浓差极化(Concentration
Polarization)
浓差极化是由于电极反应过程中, 电极表面附近溶液的浓度和主体溶液的 浓度发生了差别所引起的。 例如,电解时在阴极发生如下的反应:
Mn+ + ne-
电导分析法
11
�
进一步纯化后电导率: 0.03~0.06 石英容器, 亚沸蒸馏,电渗析
7
二,电导的测量
1. 电极
铂电极:铂片.面积,距离固定. 光亮铂电极: 铂黑电极:表面覆盖一层细小铂粒,减小极化. 池常数测定:已知标准KCl溶液的电导率
8
2. 电导池(避免测量过程中温度变化) 3. 直流电导与交流电导 电极极化引起误差 交流电导可以减小极化引起的误差
4
摩尔电导率(∧m)
定义: 距离为单位长度的两电极板间含有 单位物质的量的电解质的溶液的电导.
∧m =
κ
c 不同浓度,不同类型电解质导电能力的比较.
单位:S cm2 mol-1
溶液的总电导:
G = ∑ci∧m,i
5
2.离子的电导
离子
4 ∞ ∧ ×10 m
溶液的总电导: G = ∑ci∧m,i
无限稀释摩尔电导率
K+ Na+ Li+ H+ Ag+ ClBrOH-
73.52 50.11 38.69 349.82 61.92 76.34 78.4 198
6
(∧ )
∞ m
3.影响电导测量的因素
(1)温度的影响 温度升高, 黏度降低,电导增大.每升高1度,约增加2% (2)溶剂的影响 25 °C 蒸馏水电导率:0.8~1.0 μS μS cm-1 cm-1
电导分析法
1
电导分析法
基本原理 电导测量 电导分析法的应用电,当溶液中离子浓度 发生变化时,其电导也随之改变.用电导来 指示溶液中离子浓度的方法称为电导分析 法. 直接电导法 电导滴定法
3
一,基本原理-电解质溶液的基本性质
1. 电导(G) ,电导率(κ) ,摩尔电导率(∧m)
电导分析法
一、电导分析法
Conductometry
以测定溶液导电能力为基础的电化学分析方法称为 电导分析法。 电导分析法。 电导分析法可以分为: 电导分析法可以分为:直接电导分析法和电导滴定 法。 直接电导分析法: 直接电导分析法:根据溶液中电导的大小确定待测 物质的含量。 物质的含量。 电导滴定: 电导滴定:根据滴定过程中滴定液电导的突变来确 定滴定终点, 定滴定终点,然后根据滴定终点所消耗的滴定剂的 体积和浓度计算待测物的含量。 体积和浓度计算待测物的含量。
Ksp=(4.69 × 10-7) 2 =2.1× 10-13 ×
电导滴定
电导滴定测定稀酸、 电导滴定测定稀酸、弱 酸、混合酸时的滴定曲 线形状。 线形状。
电导滴定过程中注意的几个问题: 电导滴定过程中注意的几个问题
1, 为了避免稀释效应对溶液电导的影响,所以,滴 为了避免稀释效应对溶液电导的影响,所以, 浓度至少要是滴定液浓度10-20倍; 定剂的 浓度至少要是滴定液浓度 倍 2, 滴定过程中必须保持电极间相对位置不变; , 滴定过程中必须保持电极间相对位置不变; 3, 每次加滴定剂后,都应注意搅拌,测量时要停 , 每次加滴定剂后,都应注意搅拌, 止搅拌; 止搅拌; 4,对多数电导滴定来说,电导池不需要恒温,但对 ,对多数电导滴定来说,电导池不需要恒温, 温度有明显变化的反应,要注意恒温。 温度有明显变化的反应,要注意恒温。整个温度变 化不要超过1°C。 化不要超过 ° 。
对某一固定的电导池来说,电导池常数为定值。 对某一固定的电导池来说,电导池常数为定值。
摩尔电导( 摩尔电导 Λm)
距离为单位长度( 距离为单位长度(1cm)的两电极板(1cm2)间含 )的两电极板( 的电解质的溶液的电导。单位: ⋅ 有1mol 的电解质的溶液的电导。单位:S⋅ cm2⋅ mol-1 引入摩尔电导后,不同浓度、 引入摩尔电导后 不同浓度、不同类型电解质导电能 不同浓度 力的比较。
第2章++电导分析
η (ε rT )
1 2
其中, η 为溶剂的粘度;
ε r 为相对介电常数。
当电解质溶液被加上高频电压时,由于电压周期比离 子氛的松驰时间短,此时,可视离子氛为静止状态,离子 氛的对称性没有大的变化,阻滞作用部分或全部消失,因 此电导会相应增大。
第二章 电导分析 18
§2.2
溶液电导的测量方法
2.2.1 概述
第二章 电导分析 20
• 选择电导池常数的最佳条件是: 电导池测量介质的电导率范围应在 10-3 ~3 ×10-5 S · cm-1 之间。常数太小时不容易测准,太大时仪器的平衡点又难以 确定。因此,被测量的电解质水溶液的电导率应在 10 -1 ~ 10 -7 S · cm-1 之间。 • 为了减少极化效应和电容的干扰,铂电极上常常镀上一层 “铂黑”以增大电极的面积。但是,铂黑颗粒可能对溶液中 的某些反应有催化作用,或者可从溶液中吸附大量的溶质从 而改变其浓度。遇到这种情况,还是用光亮铂片电极为好。
第二章 电导分析
21
2.2.2 电导仪
• 电导仪的构造
包括:电导池,测量荡器。常见电源电路有 • 电阻电容移相振荡 • 电感反馈电感电容振荡 • 电感负载多谐振荡
由式(2.1)可得:
(2)测量电路:分为分压式、平
衡电桥式和欧姆计式三种。
1 Gx = Rx
λ Λ 0, m (HAc) =0 (H + ) + λ0 (Ac − )
= λ0 (H + ) + λ0 (Cl − )] + [ λ0 (Na + ) + λ0 (Ac − )] − [ λ0 (Na + ) + λ0 (Cl − )] [ = Λ 0,m (HCl) + Λ 0,m (NaAc) − Λ 0,m (NaCl) = (423.2 ×10 −4 + 91.0 ×10 −4 − 123.5 ×10 −4 ) S ⋅ m 2 ⋅ mol −1 = 390.7 ×10 −4 S ⋅ m 2 ⋅ mol −1
电导分析法原理zhuPPT课件
(1)该溶液的电导。
(2)电导池常数。
(3)0.1 mol的AgNO3溶液的电导率和摩尔电导率。
解(1) G=1/R=I/V=0.1976/20=0.00988(S )
:介质的黏度
T:绝对温度
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7
二、 电解质溶液的电导与浓度的关系
relationship between conductance and concentration
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8
离子的电导
溶液的总电导:G=cim,i 弱电解质(乙酸)溶液的 m m (NaOAc)= m (Na+)+ m(OAc-) m (HCl)= m (H+)+ m(Cl-) m (NaCl)= m (Na+)+ m(Cl-) m (HOAc)= m (H+)+ m(OAc-) = m (NaOAc)+ m (HCl) - m (NaCl)
对于一个均匀的导体来说,它的电阻或电导是与其长度
和截面积有关的.为了便于各种导电体和导电能力的比较, 类似于电阻率提出了电导率的概念。
电导率: =1 / =K (l/A) G 电阻率的倒数 单位:S m-1 两电极板为单位面积,距离为单位长度时溶液的电导。
电导池常数:K (l/A) =l / A
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2
一、电解质溶液的基本性质
basic property of electrolyte solution
电导法是研究电解质溶液导电现象及其规律
电导分析法的基本原理
电导分析法的基本原理**节电导分析法的基本原理一、电解质溶液的导电性能电解质溶液和非电解质溶液的*显著的差别是:前者能够导电,后者不能。
前者能够导电是由于电解质在水溶液中能够电离,生成阳离子和阴离子,在电场作用下它们将向相反方向移动,形成电流,产生导电现象。
因此电解质溶液是一种离子导体。
离子导体还包括熔盐、固体电解质、离子交换树脂膜等,所以电解质泛指有肯定离子导电性的物相。
(1)电导电导是衡量金属导体和电解质溶液导电本领的物理量。
用符号G表示,其SI单位是西门子,符号为S,1S=1Ω—1电导是电阻的倒数,即(2)电导率均匀导体在均匀电场中的电导与导体截面积A成正比,与其长度l成反比。
式中ρ为电阻率,其倒数为电导率,用表示,其SI 单位为S·m—1、是电极距离为1m而两极板面积均为1m2时电解质溶液的电导,故有时亦称为比电导。
的数值与电解质种类、温度、浓度有关.对于强电解质,溶液较稀时,电导率貌似与浓度成正比;浓度很大时,因离子间相互作用,电导率加添缓慢,并经过一个极大值后下降。
对于弱电解质,由于起导电作用的仅是解离的那部分别子,而在浓度加添时,由于解离度减小,离子数量加添不多,所以弱电解质电导率总的来说,不大。
二、电导与溶液浓度的关系虽然电导率已除去了电导池几何结构的影响,但它仍与溶液浓度或单位体积的质点数有关。
因此,无论是比较不同种类的电解质溶液在指定温度下的导电本领,还是比较同一电解质溶液在不同温度下的导电本领,都需要固定被比较溶液所包含的质点数。
这就引入了一个比更有用的物理量,称为摩尔电导率。
式中,c为电解质溶液的物质的量浓度,单位为mol·m—3,κ为电导率,单位为S·m—1,所以Λm的单位为S·m2·mol—1、Λm规定为相距为1m的两个平行板电极之间装有含1mol电解质(基本单元)的溶液所具有的电导。
①在使用摩尔电导率时,应写明物质的基本单元。
第二章电导分析法
迪拜-夫肯汉根效应
(三) Debye Huckel -Onsager电导理论
1.弛豫效应(relaxation effect)
由于每个离子周围都有一个离子
氛,在外电场作用下,正负离子作逆 向迁移,原来的离子氛要拆散,新离 子氛需建立,这里有一个时间差,称 为弛豫时间。
在弛豫时间里,离子氛会变得不对称,对中心离子的 移动产生阻力,称为弛豫力。这力使离子迁移速率下降, 从而使摩尔电导率降低。
在一定温度和溶剂下,Λοm为一定值。该值在一定 程度上反映了个离子导电能力的大小。
下面是一些常见离子在水溶液的极限摩尔 电导(25º C)
阳离子 λοm+ 阴离子 λοm-
H+
Na+ K+
1 2
349.8
50.11 73.52
OHClBr1 SO422
197.6
76.34 78.3
Mg2+
53.06
摩尔电导规定了电解质的物质的量,而不管 体积大小
Λm
C
摩尔电导与浓度的关系
Λm为摩尔电导S· 2mol-1 cm
摩尔电导率必须对应于溶液中含有1mol电解质,
但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。
例如,对 CuSO4 溶液,基本质点可选为 CuSO4 或
( 1 CuSO 4 ) ,显然,在浓度相同时,含有1mol CuSO4 溶 2
Λm ( AΛm B) c
D:介电常数
:介质的黏度
T:绝对温度
理论解释
松弛效应与电泳效应
(1)离子在溶液中以的形式存在和在电场中的运动过程 离子氛:中心离子被相反电荷的离子和溶剂化分子包围 形成球状。 运动过程:是离子氛不断生成和破坏的过程。 离子氛生成和消失的时间:离子氛松弛时间。 (2)不对称的离子氛对中心离子的运动起阻碍作用 松弛效应(不对称效应),系数A (3)溶剂化分子与离子一起运动造成的阻碍作用:电泳效应, (4)高频交流电场,电导随频率变化的现象:
第2章 电导分析.
R l
A
G A
l
G = κ/ θ
电导率κ的物理意义:当A=1m2,l=1m时正立方体液 柱(单位体积导体)所具有的电导;或相当于1m3 溶 液在距离为1m的两电极间所具有的电导.
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电导池常数(cell constant)
电导池常数
Kcell
l A
单位是 m1
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-
-
-
+
-
-
-+
-
运动过程:是离子氛不断生成和破坏的过程。 离子氛松弛时间:离子氛生成和消失的时间。
10-7~10-9s
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(1)松弛效应 离子氛:中心离子被相反电荷的离子和溶剂化
分子包围形成球状。
运动过程:是离子氛不断生成和破坏的过程。 不对称的离子氛对中心离子的运动起阻碍作用 松弛效应(不对称效应) (2)电泳效应 溶剂化分子与离子一起运动造成的阻碍作用
➢测量时应以交流电作为电源,不能使用直流电
➢桥中零电流指示器不宜采用直流检流计,而改用 耳机或示波器 ➢在相邻的某一臂并联一个可变电容,补偿电导池 的电容 ➢为了降低极化至最小程度,应采用镀铂黑的铂片 做为电导电极
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(2)分压法
由交源E提供电压E,加 在电导池(Rx)与分压电阻 (Rm)串联的电路上,它 们分压分别为Ex和Em
Λ Λ Λ Λ Λ Λ m
m,+
m,
m
m,+
m,
这就称为Kohlrausch 离子独立移动定律。这样,
弱电解质的 查离子的
电导分析法
衡量电解质溶液导电能力的物理量,电阻的
倒数。
G=
1 R
=
1 ρ
A L
=
κ
A L
单位:西门子 S,1S=1-1
R=ρ L A
欧姆定律
一定浓度的电解质溶液中插入两个电极,接 上交流电源,则在一定温度下该溶液的电阻
同两电极间的距离成正比,同电极的截面积
成反比,即:
式中R—电阻(Ω)
R=ρ L A
3.在电解质溶液中,离子带有电荷,离子间存在相互作用, 溶液愈浓,作用愈大,离子的运动和导电能力就愈受到 牵愈力制小极,,小ΛΛ,mm此值值时就就Λ愈 愈m小大值;,趋相当于反溶最,液大溶无值液限,愈稀即稀释Λm,时°则,。离离子子之之间间引作力用
4.上面提到的摩尔电导率接近于常数,为什么它仅仅是接 近于常数,而不完全是是常数呢?因为它在一定程度上还 是随着溶液浓度的变化而变化的.
(s/m) 25.13 3.91 0.052 1.288 11.18
一些离子在无限稀释时的摩尔离子电
导率(25C)
阳离子λ°+(×10-4 S·m2·mol-1)阴离子λ°-
H+
349.8
OH-
198.6
Li+
38.7
F-
55.4
Hale Waihona Puke Na+50.1Cl-
76.4
K+
73.5
Br-
78.1
含量的工作曲线,然后再由试样电导值求碳、硫含量。
二、电导滴定法
电导滴定法是在滴定过程中利用溶液电导的 突然变化来指示终点的方法。
NaOH溶液滴定HCl溶液
滴定之前,溶液中存在H+和Cl-离 子, 在滴定过程中,H+离子被中和成 不Na导+离电子的,H其2O电分导子率,比但H同+离时子增的加低了 得多,所以滴定开始以后,溶液的 电导逐渐下降。到达等当点时,H+ 离子浓度已非常小,虽然溶液中有 Na+和Cl-离子,但他们的摩尔离 子电导率很低,所以,此时溶液总 电导达到最低值,过了等物质的量 点后,加入的Na+和OH-离子(特 别是OH-)使电导值迅速上升, 所以在等物质的量点出现一个转折 点。相对应的滴定剂体积即为滴定 终点。
仪器分析:电导分析法
只能通过测量k来求得m 。
m
k
1000 C
两电极间相距为1cm, 溶液的导电面积A的数值与溶液的体积
V的数值相等。
k与 m的区别: 电导率k:单位体积电解质溶液的电导,溶液浓度越大,k越大。
铂电极
电导池示意图
k—电导率或比电导,Scm-1。
k G l A
1Scm-1=106S cm-1
(4)
Fig.
l/A为电导池常数。
2. 摩尔电导率
指在相距为1cm的两电极之间含有 1mol电解质溶液时具
有所的电导,以 m 表示: m=kV
m —摩尔电导率,S·cm2·mol-1; V—含有 1mol电解质溶液的体积,mL。
电导池的形式常用浸入式。
对于一定的电导池,l/A为一定值,称为该电导池的池常数, 单位为cm-1。只要测得溶液的G值,乘以l/A即可求得溶液的k。 测量方法:
1)惠斯登电桥式电导仪 如D5906型、27型电导率仪测 量电导率,需测定电导电极的池常数l/A。
例:用一个已知电导率的标准溶液(常用KCl标准溶液) 测其电阻,求出l/A 。
3. 工业生产流程中的控制及自动分析
在合成氨生产中,为防止引起催化剂中毒,须监控合成氨
原料气中CO和CO2含量,采用NaOH溶液作电导液,将其吸收 生成Na2CO3。溶液的电导率随被吸收CO2的量有明显变化,通 过标样制作标准曲线即可测定未知样品。
4. 大气中SO2的测量
测定SO2 ,电导法是监测方法之一。
电极常数l/A的测定最好使用“参比溶液法”,即通过测
量标准KCl溶液的电阻,按下式求得l/A,即
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在无限稀释的溶液中,离子淌度用UA,0 表 示,称为离子的极限淌度。 在电解质完全电离的情况下,离子淌度和 摩尔电导率的之间有如下关系:
m U U F
,m U F
(F为法拉第常数)
和
,m U F
---摩尔电导率随浓度的变化,是由离子淌度的 变化引起的; --- 正、负离子摩尔电导率之差,是 由离子淌度的差异引起的。
摩尔电导率为正离子和负离子的摩尔电
导率之和。
即:
o ,
0, m
0 , 0 ,-
式中, 、 分别代表无限稀释的溶液
o ,-
中正离子和负离子的摩尔电导率。
在无限稀释的溶液中,正、负离子的电导率只取决 于离子的本性,不受其他共存离子的影响。
例如:已知离子极限摩尔电导率可计 算弱电解质的λNO3Λ
则
c G m 22 . 7 10
3
53
4
( 349 . 82 71 . 44 ) 10
28 . 6
mol· -3 m
即c = 0.0286mol· -1 L
例4:在25℃时,用面积为1.11cm2,相距 1.00cm的两个平行的铂黑电极来测定纯 水的电导,其理论值为多少?
解:纯水的极限摩尔电导率; Λm=λH+ +λOH-=547.42×10-4S· 2· -1 m mol 纯水中氢离子、氢氧根离子的浓度均为 10-7mol· -1,即c=10-4mol· -3 L m 由纯水的电导率为k=cΛm=5.4742×10-6S· -1 m 所以纯水电导为G=kA/l=5.4742×10-6×1.11×10-2 =6.08×10-8S
五、电解质溶液的电导与其浓度关系 的理论解释
1、弱电解质: 电离理论---摩尔电导率随浓度
的增大而降低由于电解质电离度减少的缘故。
2、强电解质:离子互吸理论---电解质中每个 中心离子都被带有相反电荷离子和溶剂化分子 包围形成离子氛。当中心离子不做运动时,离 子氛处于稳定状态,球形对称。当中心离子在 外电场的作用下移动时,离子氛对称性受到破 坏。
分压式电路
Ri
~
E
~
E
RM
Ra
欧姆计式电路
§2-3 电导分析及其应用
一、直接电导法的应用:
直接电导法是直接根据溶液的电导
与被待离子浓度的关系进行分析的方法。
主要应用在以下几个方面:
(1) 水质纯度及土壤、海水盐度的测定:
水的纯度取决于水中可溶性电解质的含量。
通过测定电导率可以鉴定水的纯度。
超纯水 蒸馏水 好水源 0.5%NaCl 海水
因为直流电通过电解质溶液时,电极 会发生氧化或还原反应而使溶液中组分 的浓度发生变化,电阻也随之改变,从 而造成了电导测量的严重误差。采用交 流电源可消除或减小上述现象,因为在 电极表面的氧化和还原反应迅速交替进 行,其净结果可认为没发生反应。因 此,以交流电源对电导池供电为好。
Ra R M EM
的溶质而改变其浓度,有时
用光亮铂片电极。
2、测量电源:交流电源
3、测量电路:
电阻R2和R3组成比例臂, R1为精密可调电阻,待 测溶液置于有两个铂电 极的电导池中,电阻为 Ra。通电,调节R1至电 桥平衡,则:
4、指示器:
Ra =
R1 R2
R3
普通电导法测量中,为什么以交流 电源对电导池供电为好?
0,m
HAC
o
H AC
o o o o o o o
H Cl Na AC Na Cl
HCl
-4 -4
o ,m
o ,m
电导率和摩尔电导率随浓度的变化
HCl
KCl
m
m
NaCl
KOH LiCl
NaAc
HAc
HAc
c
强电解质:c,(c<5mol· -1), 而c, m ,并偏离直线。 L 当c1/2 0时 m并趋向于极限值m(无限稀释时的摩尔电导率 ), 所以可用外推法求m。 对于弱电解质,当c1/2 0时 m 剧急增加但并不趋向于极限 值m, 所以不能用外推法求m。
导的方法和测量电阻的方法基本相同。
经典的测量方法是采用惠斯顿电桥法 测量盛有电解质溶液的电阻。
一、电导仪
包括电导池、测量电源、测量电路及指示 器等部分。
1、电导池:电极有一对具有固定面积和 位置的平行片组成 铂黑电极:表面覆盖一层细小铂粒,减小 极化效应和电容干扰。但由于铂黑颗粒对 溶液中某些反应可能有催化等作用的影响, 并且可能从溶液中吸附大量
电子导体:依靠电子的定向流动而 导电。如:金属导体(电线、电缆)、 某些金属氧化物、石墨等。
导 体
离子导体(又称电解质导体):借助 离子在电极作用下的定向移动进行 导电。如:电解质溶液和某些固体 电解质。
电解质溶液能导电,而且当溶液 中离子浓度发生变化时,其电导也随 之发生变化。用电导来指示溶液中离 子的浓度就形成了电导分析法。 电导分析法:依据物质电导与浓度之间关
电 极 1
1m
例2:某电导池内装有两个直径为 4.0×10-2m并相互平行的圆形电极, 电极之间的距离为0.12m,若池内盛 满浓度为0.1mol· -1 的AgNO3 溶液, L 并施加20V电压,则所测电流强度为 0.1976A。试计算池常数、溶液的电 导、电导率和AgNO3的摩尔电导率。
解 : 已 知 A=3.14×4×10-4=1.256×10-3m2, l=0.12m, c=0.1mol· -1=100mol· -3 L m 池常数θ=l/A=0.12/(1.256×10-3)=95.5m-1 溶液的电导 G = I/E=9.88×10-3S 电导率: k=G· θ=9.88×10-3×95.5=0.943S· -1 m Λm=k/c=9.43×10-3S· 2· -1 m mol
两种因素相互制约。
二、摩尔电导率与极限摩尔电导率
1、摩尔电导率(m):
定义: 两块平行的大面积电极相距1m时,
它们之间有1mol的电解质溶液,此时该体
系所具有的电导,用符号m表示。
它与电导率的关系为:
m V 1000 c
(单位:Sm2mol-1)
2m
电 极 2 c=1mol· -3 m
840
m-1
由 G=1/R=k/ 得到:
k= /R=840/1995.6=0.421S· -1 m
由于两极间的距离及板的横
截面积不好测量,所以电导率不
能直接准确测得,一般是用已知 电导率的标准溶液测出其电导池 常数,再测出待测液的电导率。
图中出现极大值的原 因:
电导率的大小与溶液 中离子数目和离子间 相互作用力。
c1/2
Λ m Λ0 , m A c
2、极限摩尔电导率(0, m):
定义:当电解质溶液无限稀释后,摩尔 电导率得到最大值,此值称为无限稀 释摩尔电导率,用符号0, m表示。
0, m不随浓度而改变,因此它可以作为电
解质溶液导电能力的特征常数。
三、离子独立移动定律
定律:在无限稀释的溶液中,电解质的
阳离子 H+ Na+ K+ Mg2+ λοm+ 349.82 50.11 73.52 53.06 阴离子 OHClBrSO42λοm197.6 76.34 78.3 80.0
例3: 用电导池常数为0.53cm-1 的电导池测
得某硝酸溶液的电导为22.7mS,计算该 硝酸溶液的物质的量的浓度。 解:已知θ=l/A = 53m-1, G = 22.7mS
单位:西门子 S,1S=1-1
2、电导率:单位体积的导体所具有的电导。 G = A / l (单位:Sm-1) 3、电导池常数:电导池装置一定,面积A 与L固定不变,因此l /A为定值。
=l / A (单位:m-1) = G
用电导率直接来衡量导电能力。
电导池常数Kcell 的测定: Kcell = (已知)/G(测定)
0,m H A C o H
AC
o -4
3 4 9 .8 1 0
4 9 .9 1 0
2
-4
S m
2
m ol
-1
3 9 0 .7 1 0 S m m o l
-4
-1
根据这个规律,还可以应用几种强电解 质的极限摩尔电导率来计算弱电解质的 极限摩尔电导率。 如:
m 0,m A c 0,m 8.20 105 82.5 0,m c 3/ 2 1/ 2 ( DT ) ( DT )
0,m ( A 0,m B ) c
D
:介电常数 :介质的粘度
T
A Λ0 , m
:绝对温度
C :松弛力的影响
四、离子淌度
离子在外电场作用下将以不同的速度向两 极定向移动,其移动速度与电位梯度(或 电场强度)成正比。
dE
U
dE
dl
U
dE
dl
式中: d l 为电位梯度,即单位距离的电 位降,其电位为V· -1。 、 分别为电 m U U 位梯度为1 V· -1时正、负离子的迁移速 m 度,称为离子迁移率(又称离子淌度) 。
系,确定待测组分含量的方法。
§2-1 电导分析的基本原理
§2-1 电导分析的基本原理
1 2
电导及电导率 摩尔电导率与极限摩尔电导率
提 纲
5
3
离子独立移动定律 离子淌度
4
电解质溶液的电导与其浓度关系的理论解释