1.4.3. Определение постоянной измерительной ячейки и электрической проводимости дистиллированной воды

Цель работы. Освоить метод определения постоянной ячейки.

Вводная часть.

Постоянная ячейки или емкость сопротивления по Оствальду. Она равна произведению сопротивления раствора на удельное сопротивление. Ячейки для измерения электрической проводимости могут быть различной формы. Обычно представляют собой стеклянный сосуд объемом несколько см³, в который впаяны два электрода. Для уменьшения поляризации их предварительно платинируют, что увеличивает истинную поверхность электродов по сравнению с геометрической и, за счет этого, резко снижается плотность тока.

По закону Ома сопротивление любого проводника описывается соотношением:

(1.18)

Измерив сопротивление исследуемого раствора R_х, можно рассчитать удельную электрическую проводимость этого раствора: _(1.19)

где k_я = l/S – постоянная сосуда, позволяющая учесть характеристики l и S данного сосуда.

При измерении электрической проводимости любой жидкости или раствора по любому из приведенных выше методов необходимо знать постоянную К_Я, с которой производят измерения. Значение постоянной К_Я определяется из уравнения

χ_KCl = k_я / R_КСl (1.20)

по измеренному сопротивлению R_КСl для любого стандартного раствора хлорида калия с известной удельной проводимостью χ_КСl . Значения χ_КСl для стандартных растворов КCI при различных температурах приведены в табл. 1.

Таблица 1. Стандартные величины удельной электропроводности растворов хлористого калия

с, моль/л	Удельная электропроводность, См×см-1
	0 °С	18 °С	25 °С
1,00 0,10 0,01	0,065430 0,0071543 0,00077512	0,098201 0,0111919 0,00122269	0,111733 0,0128862 0,00141145

Экспериментальная часть

Сосуд с платиновыми электродами тщательно ополаскивают дистиллированной водой и раствором КCI, затем термостатируют 10-15 минут при комнатной температуре вместе с исследуемым раствором и приступают к измерению сопротивления R_КСl. Измерения проводят не менее трех раз. Объем исследуемого раствора должен быть таким, чтобы уровень раствора в сосуде был выше платиновых пластинок не менее, чем на 1 см. Определив k_Я данного сосуда, можно использовать его для нахождения удельной электрической проводимости любого другого раствора. Как в начале работы, так и при переходе к другому раствору, ячейка с электродами тщательно промывается водопроводной, а затем дистиллированной водой.

При малых концентрациях электролитов необходимо учитывать электрическую проводимость самой воды. Для обычной дистиллированной воды, содержащей СО₂ за счет контакта с воздухом, удельная электрическая проводимость при 25 °С χ(Н₂О) равна 10^-6 Ом^-1×см^-1. Для точного определения электрической проводимости электролита необходимо из удельной электрической проводимости раствора (χ_р) вычесть электрическую проводимость воды χ(Н₂О): χ_эл. = χ _р – χ(Н₂О).

Перед измерением электрической проводимости воды χ(Н₂О) ячейку с электродами тщательно отмывают от хлорида калия водопроводной водой, ополаскивают дистиллированной водой 2-3 раза. Затем наливают необходимый объем свежеперегнанной или прокипяченной дистиллированной воды и измеряют несколько раз её сопротивление R(Н₂О). По формуле рассчитывают удельную проводимость воды:

χ(Н₂О) = k_я/R(H₂O)

Проводят статистическую обработку результатов анализа.