Кондуктометрия
Кондуктометрия – метод исследования, основанный на измерении электрической проводимости растворов электролитов. Этот метод достаточно прост, точен, позволяет решить ряд важных научно-исследовательских и производственных задач. Измеряя электрическую проводимость растворов, определяют основность органических кислот, растворимость и произведение растворимости малорастворимых соединений, константу и степень диссоциации слабых электролитов, степень минерализации почв, вод и грунтов. Широко используется кондуктометрическое титрование различных (особенно мутных) растворов.
Экспериментальное определение электрической проводимости раствора электролита основано на измерении сопротивления раствора при прохождении электрического тока методом компенсации. Для этого используется мостовая схема (рис.5.3):
Р
ис.5.3.
Схема установки для измерения
электрического сопротивления раствора:
АВ – реохорд с фиксированными
значениями сопротивлений в различных
положениях скользящего контакта С;
Rм – магазин сопротивлений; Rx
– сосуд с исследуемым раствором,
сопротивление которого следует
определить; Г – нуль-инструмент
(гальванометр или осциллограф);
– генератор тока высокой частоты.
Перемещая
контакт С
по реохорду АВ,
добиваются отсутствия тока или его
минимума в цепи CD.
При этом справедливо соотношение:
,
отсюда:
. (5.28)
Переменный ток высокой частоты (в схеме измерения) используется для того, чтобы избежать последствий электролиза на электродах в сосуде с исследуемым раствором и для уменьшения емкостного сопротивления.
Пример 5.3. Две никелевые пластины, площадью по 4 см2 каждая, расположены параллельно друг другу на расстоянии 11 см. Пространство между ними заполнено раствором 0,34 М NiSO4. Молярная электрическая проводимость этого раствора равна 98,7 См·см2/моль. Какое переменное напряжение должно быть приложено к пластинам, чтобы сила тока была равна 0,07 А?
Решение:
1. Для расчета сопротивления раствора рассчитаем удельную электрическую проводимость из значений молярной электрической проводимости:
.
2. Рассчитаем сопротивление раствора:
.
3. Рассчитаем по закону Ома напряжение, приложенное к электродам:
.
Пример 5.4. Удельная электрическая проводимость 0,05 М раствора роданида аммония равна 0,572·10-2 См/см. Рассчитайте степень диссоциации соли.
Решение:
1. Рассчитываем молярную электрическую проводимость по уравнению (5.21):
.
2. По справочнику находим значения подвижностей ионов и рассчитываем по уравнению (5.25):
3. Степень диссоциации роданида аммония рассчитываем по уравнению (5.26):
Пример 5.5. Молярная электрическая проводимость 0,02 М раствора уксусной кислоты равна 12,77 См·см2/моль. Вычислите константу диссоциации и рН этого раствора.
Решение:
1. Согласно справочным данным при 25°С предельная молярная электрическая проводимость уксусной кислоты составит:
2. Рассчитаем степень диссоциации уксусной кислоты по уравнению (5.26):
3. Рассчитаем константу диссоциации уксусной кислоты по уравнению (5.2):
4. Так как уксусная кислота является слабым электролитом, то концентрация ионов водорода, полученных в результате электролитической диссоциации кислоты, будет равна:
5. Рассчитаем рН раствора уксусной кислоты:
