1.2.5.1 Измерение концентрации веществ

Существует несколько методов измерения из которых самыми распро- страненными:

- кондуктометрический, который основан на измерении электропровод-

ности жидкости;

- оптический – на законах поглощения и отражения световых лучей;

- электромагнитный – на измерении разницы потенциалов электродов в контролируемой среде.

Кондуктометрические приборы

Зависимость между удельной электропроводностью раствора, природы растворенного вещества и его концентрации определяется законом Кольрауша:

^{     (} _к

^ _а ⁾

_{где  - удельная электропроводность;  - степень диссоциации;  -}

мольная концентрация вещества;

^ _к ^, _а

- соответственно движение ионов в

электрическом поле при градиенте напряжения равным единице.

Зависимость удельной электропроводности некоторых электролитов от их концентраций приведена на рисунке.

Электропроводность раствора очень чувствительна к изменениям темпе- ратуры. При повышении температуры на один градус приводит к повышению электропроводности примерно на 2 градуса Цельсия.

Для исключения поляризации электродов измерение осуществляется на переменном токе. В зависимости от способа взаимодействия с измеряемой сре- дой кондуктометрические концентратомеры делятся на электродный и безэлек- тродный.

Для жидкостей которые имеют низкую электропроводность используют высокочастотный метод измерения на конденсаторных и индуктивных ячейках. В этом случае раствор находится в емкости с диалектриком. С внешних сторон емкости установлены или обкладки конденсаторы, или катушка индуктивности.

Оптические приборы

Коллометрический метод основан на зависимости поглощения света, ко- торое проходит через контрольный раствор, его цвета в функции концентрации.

Зависимость между интенсивностью света на входе в раствор

_него I _{описывается уравнением:}

^I ₀ и на выходе из

^{I  I} ₀

_10 lC

где  - молярный коэффициент поглощения; l - толщина раствора; C - концентрация.

Для регистрации величины I исполь- зуют различные типы фотоэлементов с це- лью выделения спектра, который больше всего поглощается раствором.

При рефрактометрическом методе ис- пользуется зависимость показателя прилом- ления контролируемого раствора от его кон-

центрации. Наиболее распространенными методами определения показателей преломления является спектрометрический и метод полного внутреннего отра- жения.

Спектрометрический метод основан на определении показателя прилом- ления по углу наименьшего отклонения луча света в стеклянных призмах, ко- торые заполнены раствором.

1.2.5.1 А) Электрокондуктометрический метод анализа

Основан на зависимости удельной электропроводности различных рас- творов от их концентрации. Данная зависимость определяется законом Каль- рауша:

^{ =С F (V}_A ^{ V}_K ⁾

 - удельная электропроводность раствора электролита

С - его концентрация

F - число Фарадея

 - степень электролитической диссоциации

V_A,V_K - абсолютная подвижность анионов и катионов

_{На практике принимаются полученные экспериметальным путем зависи-}

_{мости  }

_{f (C ) . В значительном диапозоне зависимость является линейной.}

Положена в основу построения следующих датчиков: контактный с 2-х электродной ячейкой и с 4-х электродной ячейкой, бесконтактный низкочас- тотный и бесконтактный высокочастотный.

С 2-х электродной ячейкой.

Ячейка состоит из 2-х пластин площадью S и расстоянием между ними L.

_{1 L}

^{Сопротивление столба элект-ти между пластинами RX=} _ ^ _S

. R_X сопоставим с

С. Для компенсации температурной погрешности в контролируемую среду по- мещают термосопротивление.

С 4-х электродной ячейкой

Измеряемая ячейка заполняется контролируемой средой и имеет 4 элек-

трода. Электроды1 и 4 –токовые, 2.3-потенциометрические. Данная ячейка пи- тается от вторичной обмотки W₃ транзистора Т.на электродах 2,3 протекающим током создается U₂₃=I_яч*R_яч, сопоставимо С и  .

Для измерения U₂₃ применяется компенсационная мостовая схема. Мос- товая схема имеет две диагонали питающая - W₂ Т и измеряемая - а и в (U_ав). U₂₃ сравнивается с U_ав, если не равны, то на вход усилителя поступает разность. Она усиливается и поступает на РД .РД приходит во вращение и перемещает стрелку. В некоторый момент U_ав= U₂₃.двигатель останавливается, шкала гра- дуируется в единицах концентрации.