电导分析法的基本原理

更新时间：2017-11-30

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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。前者能够导电是因为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，所以电解质泛指有一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能力的物理量。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，电导率近似与浓度成正比；浓度很大时，因离子间相互作用，电导率增加缓慢，并经过一个极大值后下降。

对于弱电解质，因为起导电作用的仅是解离的那部分离子，而在浓度增加时，由于解离度减小，离子数量增加不多，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

虽然电导率已消除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温度下的导电能力，还是比较同一电解质溶液在不同温度下的导电能力，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。

例如：浓度为10 mol/m3的CuSO4溶液的电导率为0.1434 S/m。

一般情况下，取正、负离子各含1 mol 电荷作为电解质的物质的量的基本单元。

小结：1、电导分析法原理 2、电导与溶液浓度的关系

作业：P51 1、2

三、溶液电导的测量方法

1、电阻分压法
　测量电解质溶液的电导常用的是电导仪。电导仪的测量原理*不同于平衡电桥法，它是基于电阻分压原理的一种不平衡测量法，下图是DDS-11型电导仪测量原理的示意图。
　　　　　　　　　
　稳压器输出稳定的直流电压，供给振荡器和放大器，使它们在稳定状态下工作。振荡器输出电压不随电导池电阻的变化而变化，从而为电阻分压回路提供一个稳定的标准电压E，电阻分压回路由电导池和测量电阻串联组成。E加在该回路AB两端，产生电流强度。根据欧姆定律可知：
　　　　　　　　则　
　式中G为电导池中溶液的电导。
上式中E不变，Rm经设定后也不变，所以电导G只是Em的函数。Em经放大器后，换算成电导（率）值后显示在指示器上。
　为了消除电导池两电极间分布电容对的影响，电导仪中设有电容补偿电路，它通过电容产生一个反向电压加在Rm上，使电极间分布电容的影响得以消除。
　电导率仪的工作原理与电导仪相同，根据上式可知，当Rm、E为定值时，也只是Em的函数，据此，即可在电导率仪的显示屏上直接读出溶液的电导率。下图是国产DDS-11A型电导率仪的面板示意图。
　
　　　DDS-Ⅱ 型电导率仪

　其使用方法如下：
　（1）打开电源开关（位于仪器背面），待显示屏显示数字稳定后即可工作。
　（2）将电导电极插入待测液体中，使液体*浸没电极。将“量程开关”置于适当位置（视液体电导率大小而定），调节“温度补偿”旋钮，使其指示的温度与液体温度相同。
　（3）将“功能开关”置于“校正”档，调节“常数校正”旋钮，使仪器显示电导池系数值（电导池系数值见仪器背面）。
　（4）将“功能开关”置于“测量”档，则仪器显示出被测液的电导率。测量结束后，用蒸馏水将电极冲洗干净，浸泡在蒸馏水中。
　

2、平衡电桥法测定电导

在溶液中电离达到平衡时，其电离平衡常数Kc与浓度c和电离度a有以下关系