Практическое применение электропроводности

Зная эквивалентную электропроводность раствора можно рассчитать степень () и константу диссоциации (K) растворенного в нем слабого электролита:

где λ_V – эквивалентная электропроводность при данном разведении V; λ_∞ – предельная эквивалентная электропроводность.

где С – молярная концентрация электролита в растворе.

На измерении удельной электропроводности основан кондуктометрический метод анализа (кондуктометрия). В аналитической химии широкое применение имеет кондуктометрическое титрование. При этом точку эквивалентности фиксируют по резкому изменению удельной электропроводности исследуемого раствора в ходе его титрования. Этот метод удобен при исследовании окрашенных или мутных растворов, в которых трудно заметить изменение окраски индикатора.

Рассмотрим в качестве примера титрование сильной кислоты HCl сильным основанием NaOH:

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

H⁺ + OH^– = H₂O

При постепенном прибавлении раствора NaOH к кислоте ионы H⁺ и OH^– в растворе заменяются менее подвижными ионами Na⁺ и электропроводность раствора уменьшается. В точке эквивалентности она будет наименьшая. При добавлении избыточного количества щелочи из-за прекращения реакции нейтрализации ионы OH^– станут накапливаться в растворе, резко увеличивая его электропроводность. По результатам измерений строят график зависимости электропроводности от объема прибавленного раствора щелочи (рис. 85).

Абсцисса точки пересечения двух прямых соответствует конечной точке титрования, т.е. точке эквивалентности.

Рис. 85. Кривая кондуктометрического титрования сильной кислоты сильным основанием, (1/R_x – электропроводность раствора)

Методы анализа, основанные на измерении электропроводности, широко применяются для технологического контроля во многих производствах, определения влажности различных объектов, содержания солей в воде, в ряде биологических жидкостей или в почве. По электропроводности растворов можно количественно определять растворимость труднорастворимых соединений, изоэлектрическую точку аминокислот, пептидов и белков.

Равновесные электродные процессы

Электродом называют электронопроводящую фазу (металл или полупроводник), контактирующую с ионным проводником (электролитом).

Электродные процессы представляют собой окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах. В ходе этих реакций происходит переход электрических зарядов из одной фазы в другую, в результате чего на поверхности обоих фаз сосредотачиваются заряды противоположного знака. А на границе раздела фаз создается двойной электрический слой, которому соответствует определенный скачок потенциала.

Электрод, у которого скачок потенциала определяется только активностью участников реакции, протекающей на его поверхности, называется обратимым.

Если через такой электрод не пропускать электрический ток, то на его поверхности не происходит никаких химических превращений.

Обратимые электроды в зависимости от свойств и устройства делятся на металлические электроды первого и второго рода, редокс-электроды и мембранные (ионные) электроды.