电导分析法
第九章 电导分析法和
电导池常数
对具有固定电极的电导池, 对具有固定电极的电导池,两极间的距 和电极面积A都是固定值 为常数, 离l和电极面积 都是固定值,l/A为常数, 和电极面积 都是固定值, 为常数 称为电导池常数θ( 称为电导池常数 (cm-1)。
l θ= A
利用电导池常数可以测出不同物质的 电导率。 电导率。
电导池常数的应用 ----测量物质的电导率 ----测量物质的电导率 l θ= κ A θ = =κ ⋅R
1 1 A A G= = =κ R ρ l l
G
θ = κ s ⋅ Rs θ = κ x ⋅ Rx
电导池常数的应用 ----测量物质的电导率 ----测量物质的电导率
θ = κ s ⋅ Rs θ = κ x ⋅ Rx
λm与电解质浓度的关系
λm随着物质浓度逐渐降低,在无限稀释情况 随着物质浓度逐渐降低, 趋于恒定,达到最大值 最大值λ 下,趋于恒定,达到最大值λ0,m 。
(三)无限稀释溶液的摩尔电导率
电解质的导电性有溶液中的正、 电解质的导电性有溶液中的正、负离子共同 产生,所以: 产生,所以:
λ m = n λ m+ + n λ m −
Σλ 0 = Σn + λ 0 + + Σn − λ 0 − m m m
电导率κ 电导率κ的计算
例1 计算25℃时纯水的电导率。 计算25℃时纯水的电导率。 25℃时纯水的电导率 纯水中导电的是水电离生成的H 解:纯水中导电的是水电离生成的 +和OH- 离子,它们的浓度均为10 离子,它们的浓度均为 -7mol/L。查表得, 。查表得, + 的 λ 0 为349.8×10-4,OH-的 λ 0 为 H × m m 198.0×10-4则纯水的电导率为: 则纯水的电导率为: ×
第二章 电导分析法
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
《仪器分析》电导分析法
(2)电导滴定 电导作为容量分析法的终点指示方法,应用于一些体系 的滴定过程中。在这些体系里,滴定剂与溶液中被测离子 生成水、沉淀或难离解的化合物,终点前后溶液电导发生 变化,滴定曲线出现转折点,从而指示终点。 为了减小滴定剂加入引起的稀释作用,滴定剂的浓度比 被滴定离子的浓度至少大10倍,最好100倍。
溶液导电是通过离子进行的,因此电导率与离子的浓 度和性质有关。 浓度越大,电导率越高,离子迁移速度越快,电导率 越大。 为了比较各种电解质导电能力,提出了摩尔电导率的 概念: m=k/c 单位S· cm2· mol-1。 溶液浓度降低时,摩尔电导率增大。这是因为离子的 迁移受到周围相反电荷的离子的影响,使其速度变慢,无 限稀释,这种影响降到最低,摩尔电导率达到最大值0。
电解质无限稀释时的摩尔电导率等于溶液中所有离子 摩尔电导率的总和,即:
Байду номын сангаас
0 0
0
在无限稀释时,离子的摩尔电导率是一个定值,与溶 液中共存离子无关。
电导是电阻的倒数,因此测量电导即是测量溶液的电 阻。通常用惠斯通电桥法来进行测定。
2、电导分析法及其应用
(1)电导法-直接测定溶液的电导与被测离子浓度之间的 关系。 水质分析-纯水中的杂质主要是一些可溶性无机盐类, 测定水的电导可以评价水的好坏。常用于实验室和环境水 的监测。 工业生产流程中的控制与自动分析-例如,合成氨的生 产中,为防止催化剂中毒,必须监控CO和CO2的浓度。
电导分析法
电解质溶液能导电,当溶液中离子浓度发生改 变时,电导随之改变。用电导来指示溶液中离子的 浓度就形成了电导分析法。
包括电导法和电导滴定法。
1、电导的基本概念及测量方法
金属导电是电子的移动,溶液导电是正负离子的迁移。
电导分析法精选全文完整版
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。
电导滴定法还可以测定用指示剂法或电 位法无法直接准确测定的相当弱的酸, 例如,硼酸(Ka=5.8×10-10)。
电导滴定还可应用于沉淀滴定、配位滴 定、氧化还原滴定。
HA→HA余+Na++A- →A-+Na+→A- +Na++ OH-
滴定前 化计点前 化计点
化计点后
2.弱酸(或弱减)的滴定
以NaOH滴定HAc为例,反应为: HAc + Na+ + OH- ===Na+ + Ac- + H2O 滴定开始时,电导略有下降,这是由于滴定中 形成弱酸盐的阴离子(Ac-)抑制弱酸HAc的 电离。通过极小点后溶液电导开始上升,直至 计 量 点 , 这 由 于 溶 液 中 Na+ 和 Ac- 逐 渐 取 代 HAc。计量点后由于强碱过量,电导迅速上升
电导滴定
酸碱滴定曲线: 电导滴定常用于稀酸、弱 酸、混合酸等的测定。
1. 强酸强碱的滴定
如用NaOH滴定HCl,反应为 H+ + Cl- + Na+ + OH- = Na+ + Cl- +H2O
H++Cl- NaOH H+余+Na++Cl-+H2O
滴定前
化计点前
NaOH Na++Cl-+ H2O NaOH Na+ + Cl- +OH-
曲线的转折点为计量点 G
电导分析法
(1)电桥平衡法
振荡器产生频率为1KHZ的交 流电压,加到桥的ab两端,从 桥的cd端输出,经交流放大器 放大后,再整流为直流信号推 动电表,当桥平衡时,电流表 指示为零,此时
Rx
R1 R2
R3
R1和R2为标准电阻,R1和R2组 成电路比例臂。R1/R2 的值可选 用0.1,1.0,及10等数值。R3为 可调精密电阻,Rx为电导池的电 阻。由于电导池存在着极间Cx电 容(图中用虚线表示,非外加上 去的电容),所以电阻R3上加一 个可变电容C3以平衡之。Rx为待 测溶液的电阻值。其倒数即为电 导值。电桥平衡法不受电场影响, 示零器的灵敏度足够高时测量精 密度较高。 由此可见,用电桥法测定溶液的 电导,需要有一个交流电源,一 个盛装溶液的电导池和一个电桥 装置,商品电导仪就是由这些部 件组成。
阳离子λ°+(×10-4 S· 2· -1)阴离子λ°m mol H+ 349.8 OHLi+ 38.7 FNa+ 50.1 ClK+ 73.5 BrNH4+ 73.5 IAg+ 6.9 CO32Mg2+ 106.1 HCO3Ca2+ 119.0 CNSr2+ 118.9 Ba2+ 127.2
198.6 55.4 76.4 78.1 76.8 118.6 44.5 82
Λm°值可通过实验求得
方法是将Λm值对c1/2 作图,得一曲线,再将曲 线外延至c=0处,所得 的Λm值即为Λm°值。 若使用Λm°代替Λm, 则式
m
c
亦可写成
κ=Λm°· c
四、离子独立运动定律
离子独立运动定律是指在无限稀释溶液中,电
解质的摩尔电导率是正、负离子的摩尔电导 率的总和。 ° ° ° Λ° = λ° + λ° m 2 1 Λ m = Λ m , + + Λ m ,- 或 式中: 电解质无限稀释时的摩尔电导率 λ° λ° 无限稀释时摩尔离子电导率 1 2
3-电导分析法
1. 水质纯度的鉴定 由于纯水中的主要杂质是一些可溶性的无机 盐类,它们在水中以离子状态存在, 盐类,它们在水中以离子状态存在,所以通过测 定水的电导率,可以鉴定水的纯度, 定水的电导率,可以鉴定水的纯度,并以电导率 作为水质纯度的指标。 作为水质纯度的指标。 普通蒸馏水的电导率约为 2×10-6 S·cm-1,离 × 子交换水的电导率小于5× 子交换水的电导率小于 ×10-7 S·cm-1,纯水的电 导率约为 5×10-8 S·cm-1, × 值得注意的是,水中的细菌、 值得注意的是,水中的细菌、悬浮杂质和某 些有机物等非导电性物质对水质纯度的影响, 些有机物等非导电性物质对水质纯度的影响,很 难通过直接电导法测定。 难通过直接电导法测定。
2. 沉淀滴定
滴定KCl 如:AgNO3滴定 思考:滴定曲线的形状有无不同 ? 思考: AgNO3滴定 滴定KCl的滴定曲线 的滴定曲线 KCl 滴定 滴定AgNO3的滴定曲线
作 业
几点讨论: 几点讨论: 由于无限稀释时离子间一切作用力均可忽略, 由于无限稀释时离子间一切作用力均可忽略 所以电解质的摩尔电导( 所以电解质的摩尔电导( Λ0 )应是正负离子 单独对电导所提供的贡献—离子摩尔电导 单独对电导所提供的贡献 离子摩尔电导 λ0+ 的简单加和值. 和λ0- 的简单加和值. Λ0= λ0++λ0λ0+和λ0- 分别代表无限稀释的溶液中正离 子和负离子的离子摩尔电导. 子和负离子的离子摩尔电导. 任一种离子在指定温度下Λ 为定值。 任一种离子在指定温度下 0为定值。
1 G = R
第一类导体和第二类导体符合 欧姆定律。 欧姆定律。
2. 电导和电导率
R =
ρ
l A
欧姆定律
G
电导分析法
摩尔电导率
• 电导率:两电极面积各为1cm2、电极距离为1cm 时电解质的电导。用К表示。 • 摩尔电导率:在相距1cm的两个平行电极之间含 有1mol电解质时溶液的电导。用Λ m表示。
1000 c m 或 m c 1000
• 摩尔电导率为方便不同类型电解质导电能力的比 较。
Rm Em E Rm Rx
直接电位法的应用
• 水质监测
电阻率 100M 电导率 0.01 10M 0.1 1M 1 100k 10 10k 100 1k 1k 100 10k 10 100k 1 Ω· cm
-1
cm 1000k μS·
超纯水
蒸馏水
好水源
0.05%NaCl
海水
30%H2SO4
A
• 电导率计算:使用已知电导率的KCl标准溶液, 计算未知溶液的电导率。
s Rs
x Rx
Rs x s Rx
电导仪的测量原理
• 本质:测量溶液的电 阻,有电桥平衡式和 分压式。
电导池Rx 标 准 电 阻
Rx Em
E 电桥平衡式 分压式
R2 R4 R3 R1
电解分析的基本原理
电解过程
电解硫酸铜溶液, 当逐渐增加电压,达到一 定值后,电解池内与电源 “-” 极相连的阴极上 开始有Cu生成,同时在与电源“+”极相连的阳极 上有气体放出,电解池中发生了如下反应: 阴极反应:Cu2+ + 2e = Cu
阳极反应:2H2O = O2 + 4H+ +4e 电池反应: 2Cu2+ 4H+
电导分析法
玉崧成 公共卫生学院 卫生化学教研室 E-mail: scyu@
电导分析法 (2)(2024版)
一、电解质溶液的基本性质 二、电解质溶液的电导与浓度的关系 三、影响电导测量的因素 四、电导测量与装置 五、电导分析法的应用
一、电解质溶液的基本性质
导电性质:离子导电;
1.电导(G) 、电导率() 、摩尔电导率(m)
电导:衡量电解质溶液导电能力的物理量,电阻的倒数。
迪拜-夫肯汉根效应
三、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%。
Λ m,t
Λ m,25
oc (0.5 0.02 t)
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
制备高纯水需要采用石英容器, 亚沸蒸馏法。
普通蒸馏水的电导率 210-6 S·cm-1 离子交换水的电导率 510-7 S·cm-1 纯水的电导率 510-8 S·cm-1
(2) 强电解质溶液总浓度的测定
土壤,海水的盐度
(3) 大气污染物测定
SO3 NO2, 吸收后测量电导变化;监测酸雨。
2. 电导法测定物理化学常数
(1) 电离度与平衡常数的测定 HAc = H+ + Acc(1-) c c
H+ 、 Li+ 、 Na+ 、 K+ 在溶液中的 运动速度大小顺序?
离子 K+ Na+ Li+ H+ Ag+ ClBrOH-
Λ m
104
73.52
50.11
38.69
349.82
61.92
76.34
78.4
198
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。
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)
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。
电导分析法
量度物体导电能力大小的物理量叫作电导,
用符号G表示,它与导体的电阻(R)互为
倒数关系. 根据欧姆定律:
G 1 i RE
(1)
式中i——通过导体的电流; E——两电极间的电位差.
电导分析法
在给定的条件下(温度、压力等),电阻 R不仅取决于构成导体的材料,而且与导 体的形状、大小有关。若导体为均匀的棒 材,其横截面为A,长度为l,则它的纵向 电阻为
电导分析法
测量时应以交流电作为电源,不能使用直 流电.因为直流电通过电解质溶液时,会 发生电解作用,而使溶液中组分的浓度产 生变化,电阻亦随之而变;同时由于两极 上的电极反应,产生反电动势,影响测
定.
电导分析法
一般可使用频率为50Hz的交流电源, 对测量低电阻的试液时,为了防止极化 现象,则宜采用频率为1000~2500Hz的 高频电源.测量电阻方法是采用惠斯 登平衡电桥法.
G A 1 (11)
l l/A
对一定的电极来说,l/A是一常数,用表示, 称为电导池常数,单位是cm-1,即
l A电导分析法
(12)
若要求用电导率表示,根据下式进行换算
G L G
A
电导分析法
电导是电阻的倒数,因此测量电导实际上就是 测量它的电阻。 电导的测量装置包括电导池和电导仪。应以较 高频率的交流电作为测量电导电源以降低极化 效应。 1.电导池
电导分析法
1. 酸碱滴定
电导分析法
注意几个问题:
➢ 电导滴定过程中,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, 一般是十倍于被滴液的浓度.
➢ 酸碱电导滴定的主要特点是能用于滴定极弱 的酸或碱(K=10-10),如硼酸、苯酚、对苯 二酚等,并能用于滴定弱酸盐或弱碱盐以及 强、弱混合酸.而这在普通滴定分析或电位 滴定中都是无法进行的.
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
• 滴定前, 只有H+ 和Cl-, 随 着 NaOH 的 加 入 , Na+ 不 断 取 代 H+, 溶 液的电导不断下降, • 计量点时,只有Na+ 和Cl-,电导最低。 • 化计点后, 随着过量 NaOH的加入, 溶液 中 OH- 和 Na+ 浓 度 增 加, 溶液电导也增加, 以电导对NaOH滴定 体积作图,得电导滴 就称为Kohlrausch 离子独立移动定律
经典测量方法使用惠斯通电桥法
电导是电阻的倒数,因此测量电 导实际上就是测量它的电阻。 电导的测量装置包括电导池和电 导仪。直流电通过电解质时会产 生电解,引起组分变化。电导较 高时,有机化现象。应以较高频 率的交流电作为电源 1.电导池 电导池是由两个电导电极构成。 电导电极一般由两片平行的铂制 成的
Λm (H2O)=5.5 102 S m2 mol1 Λm
电导分析法(白)
K+ :73.5
Na+ :50.1
Ag+ :61.9
1/2SO42- :80.0
此时,离子的摩尔电导叫做单独摩尔电导, 以 表示。 m,
m.
m
=
m,
+
m.
注意:测量电导时,不能使用直流电源,
如果使用直流电源,电导池就会和溶液组
成一个回路,导致电极产生电解作用,使
κ为电导率,单位S.cm-1
θ称为电导池常数,对某一电导池,它为固定值。
电导率(conductivity,κ) :相距为 1cm,
面积为 1cm2 的两个平行板电极之间充
满电介质溶液时的电导;即相当于单位
体积电解质溶液所表现出来的电导。单
位为 S.cm-1
电导率没有考虑溶液中电解质含量大小 对导电性能的贡献,所以提出了摩尔电 导率这一概念
摩尔电导率(molar conductivity):在相 距为单位距离的两个平行电导电极之间, 放置含有 1 mol电解质的溶液时,溶液所 具有的电导称为摩尔电导率(Λm ),单 位为S· cm2· mol-1 。
1000 m VB C
1000 m VB C
VB是含有 1 mol电解质的溶液的体积,单位为 mL;C是电解质溶液的浓度,单位为 mol· L-1。 Λm的单位是S· cm2· mol-1
κ=Λm C/1000
m.C G 1000
注意:摩尔电导率中的摩尔指的是1摩尔 的电荷
所以:Λm , (1/2CuSO4)
Λm , (1/3AlCl3)
电导率与电解质溶液浓度有如下规律:
①强酸的电导率最大,强碱的电导率次之, 盐类较低,至于弱电解质就更低。 ②强电解质, Λm随浓度降低而增加。在较 低浓度范围内,强电解质的Λm —C近似呈 线性关系 ③弱电解质,Λm随浓度降低而增加。当浓度较 低时,Λm随浓度降低而急剧增加,表现为关系 十分陡峭。
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电导分析法有极高的灵敏度。 由于溶液的电导并不是某一个离子的特 性,溶液的电导是存在于溶液中所有各 种离子单独电导的总和,只能测量离子 的总量,而不能 鉴别和测定某离子及其 含量,因此其选择性很差。 此方法主要用于监测水的纯度、大气中 有害气体(如SO2、CO2和HF等)以及 某些物理常数的测定等。
二、电导分析法的基本原理
(一)电导和电导率 电解质溶液的电导能力用电导G来表示, 电导是电阻R的倒数。服从欧姆定律 1 1 A A G 单位:西门子S R L L
ρ为电阻率,单位为欧姆厘米Ω· cm A—为导体截面积(单位为cm2) L—为导体长度(单位为cm) κ为电导率, 电阻率的倒数, 单位西门子每厘米S· cm-1
下面是一些常见离子在水溶液的无限稀释 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来自197.676.34 78.3
Mg2+
53.06
80.0
从表中可以看到H+、OH-的λοm特别大。
(三)电导与电解质溶液浓度的关系
1 1 A A G R L L
电导率κ的物理意义:相当于长度为1cm ,截 面积为1cm2的导体的电导。 对于电解质溶液,其电导率则相当于1cm3的 溶液在距离为1cm的两电极间所具有的电导。 对一定的电导电极,面积A与电极间距离L一定, L/A为定值,称为电导池常数,用θ表示
L 1 R A G
电导分析法(补充)
一、概
述
电导:在外电场作用下,电解质溶液中的正负 离子以相反的方向移动,这种现象叫电导。 定义:通过测量电解质溶液的电导值来确定物 质含量的分析方法。 影响因素:电导是电阻的倒数,溶液的导电能 力与溶液中正负离子的数目、离子所带的电荷 数、离子在溶液中的迁移速度等因素有关。 电导分析的依据:根据溶液电导的变化来指示 溶液中离子浓度的变化。 电导分析法的分类:电导法和电导滴定法。
1、水质监测
水的类型 自来水 普通 蒸馏水 离子 交换水
电导率 (κ/s·cm-1)
5.26×10-4 (~10-4)
2.9×10-6 (~10-6)
5×10-7 (~10-7)
2.大气监测
大气污染物测定, 吸 收后测量电导变化
由各种污染源排放的大气污染气体主要有SO2 、 CO、 CO2及 NXOY等。可利用气体吸收装置,将 这些气体通过一定的吸收液,利用反应前后电导 率的变化来间接反映气体的浓度.该法灵敏度高, 操作简单,并能获得连续读数,因而在环境监测 中广泛应用. 例: 大气中SO2的测定,SO2气体用H2O2吸收, SO2被 H2O2氧化为H2SO4后电导率增加,由此可 计算出大气中SO2的含量。 SO2 + H2O2 → H2SO4 + H2O 可用此法测定大气中HCl、 HF、 CO2等气体。
由m
C
和
得G m
C
1 G
电极一定,温度一定的电解质溶液,λm和θ 均为定值,所以 G=Kc
G=Kc仅适用于稀溶液,在浓溶液中,由 于离子间相互作用,使电解质溶液电离度小于 100%。λm不为常数,G与c不呈线性关系。
三、溶液电导的测量
电导是电阻的倒数,因此测量电 导实际上就是测量它的电阻。 电导的测量装置包括电导池和电 导仪。应以较高频率的交流电作 为测量电导电源以降低极化效应 1.电导池 电导池是有两个电导电极构成。 电导电极一般由两片平行的铂制 成的
测量电导的铂黑电极,表面积大,电流密度小, 极化作用也就小,用于测量电导率高的溶液。 在测量低电导率的溶液时,铂黑对电解质有强 烈的吸附作用而出现不稳定现象,这时不宜用 光亮铂电极。
2.电导仪
电导仪是用于测量溶液电导的专用仪器,商品 电导仪的型号有很多,根据其作用可分为平衡 电桥式和直读式两大类。 若要求用电导率表示,根据下式进行换算
m
C
摩尔电导与浓度的关系
m为摩尔电导S· cm2mol-1
m
C
摩尔电导与浓度的关系
电解质溶液的摩尔电导均随溶液浓度降低而增 大,当溶液无限稀释时,摩尔电导达一极限值, 此值称为无限稀释摩尔电导,用λ°m表示。 电解质溶液无限稀释摩尔电导是溶液中所有离 子无限稀释摩尔电导总和。 λοm=λοm++λοm①λοm+表示正离子无限稀释离子电导 ②λοm-表示负离子无限稀释离子电导 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。
如用NaOH滴定HCl,反应为 H+ + Cl- + Na+ + OH- = Na+ + Cl- +H2O H++ClNaOH H+余+Na++Cl-+H2O 化计点前
电导率 κ 与电解质溶液的浓度与性质有关。 ( 1 )在一定范围内,离子的浓度愈大,电 导率愈大。 (2)离子的迁移速度愈快,电导率愈大 (3)离子的价数愈高,电导率愈大 当外部条件固定时,对于同一电解质(2) (3)点是确定的,电导取决于溶液的浓度。
(二)摩尔电导和无限稀释电导
摩尔电导是含有1mol电解质的溶液在距离 1cm的两电极间所具有的电导. m 摩尔电导规定了电解质的物质的量,而不 管体积大小
L G G A
四、电导分析法及应用
(一)电导法 直接根据溶液的电导与被测离子浓度 的关系来进行分析的方法,叫做电导法。
电导法主要应用于水质纯度的鉴定及生产 中某些中间流程的控制及自动分析 强电解质溶液总浓度的测定,土壤,海水的盐度
1、水质监测
工业上的锅炉用水及排放的废水、河流、 湖泊,实验室用水等都需要对水的质量 指标作监测。水的电导率是反映水质的 很重要的一个指标。它反映了水中电解 质的总含量——可溶性的无机盐类。但 一些非导电物质,如有机物、细菌、藻 类及其它悬浮杂质不能在电导率上反映 出来。
(二)电导滴定法
电导滴定法是根据滴定过程中溶液电导 的变化来确定滴定终点,滴定剂与溶液 中待测离子反应生成水,沉淀或难离解 的化合物,使溶液的电导发生变化,而 在化计点时滴定曲线上出现转折点,指 示滴定终点。
电导滴定
酸碱滴定曲线: 电导滴定常用于稀酸、弱 酸、混合酸等的测定。
1. 强酸强碱的滴定