電導(dǎo)分析法

1、電導(dǎo)分析法 9.3電導(dǎo)分析法 通過測量電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)值來確定物質(zhì)含量的分析辦法，稱為電導(dǎo)分析法。電導(dǎo)分析法是電分析化學(xué)的一個分支。該辦法有極高的敏捷度，但幾乎沒有挑選性，因此在分析中應(yīng)用不廣泛，它的主要用途是電導(dǎo)滴定及測定水體中的總鹽量。近年來，用電導(dǎo)池作離子色譜的檢測器，使其應(yīng)用得到進(jìn)展。 9.3.1電導(dǎo)分析法的原理 將兩個鉑電極插入電解質(zhì)溶液中，并在兩電極上施加一定的電壓，就會有電流通過。電流是電荷的移動，在金屬導(dǎo)體中僅僅是電子的移動，而在電解質(zhì)溶液中是由正離子和負(fù)離子向相反方向的遷移來共同形成的。電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力用電導(dǎo)g來表示，即 也就是說，電導(dǎo)值是電阻r的倒數(shù)，其單位為西門子(s)

2、。 對于一個勻稱的導(dǎo)體來說，它的電阻或電導(dǎo)的大小與其長度l和截面積a有關(guān)。為了便于比較各種導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，提出了電導(dǎo)率的概念，即 式中，k為電導(dǎo)率，單位為s/cm。電導(dǎo)率和電阻率互為倒數(shù)關(guān)系。 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程是通過離子來舉行的，因此電導(dǎo)率與電解質(zhì)溶液的濃度及其性質(zhì)有關(guān)電解質(zhì)解離后形成的離子濃度(即單位體積內(nèi)離子的數(shù)目)越大，離子的遷移速度越快，離子的價數(shù)(即離子所帶的電荷數(shù)目)越高，電導(dǎo)率就越大。 為了比較各種電解質(zhì)的導(dǎo)電能力，提出了摩爾電導(dǎo)率的概念。摩爾電導(dǎo)率是含1 mol電解質(zhì)的溶液，在距離為1 cm的兩電極間所具有的電導(dǎo)。摩爾電導(dǎo)率與電導(dǎo)率的關(guān)系為： amkv 式中，am為摩爾電導(dǎo)

3、率，scm2mol-1; v為含有1 mol溶質(zhì)的溶液的體積，ml。 式中，c為溶液的濃度，mol/l。 當(dāng)溶液的濃度降低時，電解質(zhì)溶液的摩爾電導(dǎo)率將增大，這是因為離子移動不時常受到周圍相反電荷離子的影響，使其速度減慢。無限稀釋時，這種影響減到最小，摩爾電導(dǎo)率達(dá)到最大的極限值，此值稱為無限稀釋時的摩爾電導(dǎo)率，用a0表示。 電解質(zhì)溶液無限稀釋時的摩爾電導(dǎo)率，是溶液中全部離子摩爾電導(dǎo)率的總和，即 式中，a0+和a0-分離表示無限稀釋時正、負(fù)離子的摩爾電導(dǎo)率。 在無限稀釋的狀況下，離子摩爾電導(dǎo)率是一個定值，與溶液中的共存離子無關(guān)。 9.3.2電導(dǎo)的測量辦法 電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，因此測量溶液的電導(dǎo)也就是

4、測量它的電阻。經(jīng)典的測量電阻的辦法是采納惠斯頓電橋平衡法，其線路結(jié)構(gòu)9-12所示。 圖9-12中，r1、r2、r3和rx構(gòu)成惠斯頓電橋，其中rx代表電導(dǎo)池的池電阻。由振蕩器產(chǎn)生的溝通電壓施加至橋的ab端，從橋的cd端輸出，經(jīng)溝通放大器放大后，再整流以使溝通信號 圖9-12 電導(dǎo)線路結(jié)構(gòu) 變成直流信號推進(jìn)電表。當(dāng)電橋平衡時，電表指零，則有 式中，r1、r2稱為比例臂，由精確電阻構(gòu)成，可挑選r1/r2=0.1、1.0和10;r3是一個可調(diào)電阻。 溶液電導(dǎo)的測量通常是將電導(dǎo)電極挺直插入試液中舉行。電導(dǎo)電極是將一對大小相同的鉑片按一定幾何外形固定在玻璃環(huán)上制成。 在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)電導(dǎo)儀都是直讀式，

5、這有利于迅速測量和延續(xù)自動測量。國產(chǎn)dds-11a型電導(dǎo)率儀就是一種直讀式儀器。 9.3.3挺直電導(dǎo)法 挺直按照溶液的電導(dǎo)來確定待測物質(zhì)含量的辦法，稱為挺直電導(dǎo)法。 挺直電導(dǎo)法是利用溶液電導(dǎo)與溶液中離子濃度成正比的關(guān)系舉行定量分析的。即 gkc 式中，k與試驗條件有關(guān)，當(dāng)試驗條件一定時為常數(shù)。 定量辦法可以用標(biāo)準(zhǔn)曲線法、挺直比較法或標(biāo)準(zhǔn)加入法，下面分離舉行研究。 9.3.3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線法 配制一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分離測定其電導(dǎo)，繪制g-c 標(biāo)準(zhǔn)曲線；然后，在相同條件下測定待測試液的電導(dǎo)gx，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得待測試液中被測物的濃度cx。 9.3.3.2挺直比較法 在相同條件下，同時測定待測

6、試液和一個標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)gx和gs，則 gxkcx gskcs 將兩式相除并收拾，得 9.3.3.3標(biāo)準(zhǔn)加入法 先測定待測試液的電導(dǎo)g1，再向待測試液中加入已知量的標(biāo)準(zhǔn)溶液(約為待測試液體積的11/100)，然后再測量其電導(dǎo)g2，有 式中，cs為標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度；vx和vs分離為待測試液和加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積。將兩式相除，并令vx+vsvx，收拾后得 9.3.4電導(dǎo)滴定法 電導(dǎo)滴定法是按照滴定過程中被滴溶液電導(dǎo)的突變來確定滴定盡頭，然后按照到達(dá)滴定盡頭時所消耗滴定劑的體積和濃度求出待測物質(zhì)的含量。 假如滴定反應(yīng)產(chǎn)物的電導(dǎo)與反應(yīng)物的電導(dǎo)有差別，那么在滴定過程中，隨著反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度變幻，被滴定溶液的電導(dǎo)也隨之變幻，在化學(xué)計量點(diǎn)時滴定曲線浮現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可指示滴定盡頭。如酸堿滴定，若用naoh滴定hci, h+和oh-的電導(dǎo)率都很大，而na+、cl-及產(chǎn)物h2o的電導(dǎo)率都很小。在滴定開頭前因為h+濃度很大，所以溶液電導(dǎo)很大；隨著滴定舉行，溶液中的h+被na+代替，使溶液的電導(dǎo)下降，在化學(xué)計量點(diǎn)時電導(dǎo)最??；過了化學(xué)計量點(diǎn)后，因為oh-過量，溶液電導(dǎo)又增大。9-13所示。 圖9-13 電導(dǎo)滴定曲線(naoh滴定hci) 電導(dǎo)滴定可以用于滴定極弱的酸或堿(k-10-10)，如、苯酚、對等，也能滴定弱酸