6.2 Принцип измерения электропроводности
При измерении электропроводности прохождение тока вызывает химические реакции (электролиз), которые могут производить изменение состава раствора у электрода и вызывать поляризацию электродов. Это может являться источником погрешностей при измерениях. Во избежание этого электропроводность измеряют при переменном токе. Незначительная поляризация постоянно уничтожается при перемене направления тока. Обычно для питания схемы применяют источники тока с частотой 50–1000 Гц.
Поляризацию уничтожает также платинирование электродов, т.е. покрытие их тонкоизмельченной платиной (платиновой чернью), увеличивающей поверхность электродов.
Обычной аппаратурой для измерения сопротивления, а, следовательно, и электропроводности с переменным током является мостовая схема Уитстона на приборе Кольрауша (мостик Уитстона), приведенная на рис. 5.
Мостик Уитстона состоит из четырех сопротивлений: измеряемого сопротивления ячейки Rх, магазина сопротивлений Rэ и двух сопротивлений реохорда R1 и R2.
Ток от источника поступает в точку А, где разветвляется к точкам В и D, через точку C возвращается к источнику. Амперметр показывает ток между точками В и D – ток разбаланса моста.
помощью реохордного моста подбирают такое соотношение между переменными сопротивлениями R1 и R2, чтобы ток между точками В и D отсутствовал. Тогда выполняется соотношение: Rх/Rэ=R1/R2, из которого со-противление ячейки Rх рассчитывается по известным величинам сопротивлений Rэ, R1,R2 по формуле:
Rх = Rэ ·(R1/R2).
Зная сопротивление ячейки можно легко рассчитать электропровод-ность раствора (удельную и эквивалентную).
Рисунок 5 - Схема мостика Уитстона для измерения сопротивления
6.3 Прямая кондуктометрия
Различают прямую кондуктометрию и кондуктометрическое (высокочастотное) титрование.
Прямой кондуктометрический метод основан на зависимости электропроводности от концентрации. При этом используют два приёма нахождения неизвестной концентрации:
Метод градуировочного графика. Строят графики зависимости χ= f(с),используя стандартные растворы.Он линеен в небольшом диапазоне концентраций. Затем по величине измеренной электропроводности находят искомую концентрацию раствора.
Расчѐтный метод.Метод используют для очень разбавленных растворов. В этом случае прис→ 0
с=1000· χ / (λ+0 + λ_0).
Таким образом, неизвестную концентрацию можно рассчитать по измеренной величине χ и табличным значениям предельных подвижностей ионов. Прямая кондуктометрия используется в качестве метода аналитического контроля растворов электролитов. Поскольку в величину электропроводности вносят вклад все ионы, присутствующие в растворе, то применение метода ограничено из-за малой селективности.
Чаще всего его привлекают для решения следующих задач: определения общего содержания электролитов в растворе (например, определения солей в минеральной, морской, речной воде); контроля качества дистиллированной воды (наиболее эффективный метод); контроля качества жидких пищевых продуктов (молока, напитков, вин); контроля качества технической воды, используемой в ряде производств – фармацевтические производства, теплотехнические производства (питание котлов), в технологии водоочистки, при оценке загрязнённости сточных вод;определении жёсткости воды; определении влаги в техническом сырье и т.д.
Преимуществами метода являются простота, высокая чувствительность (до 10–4 моль/л) и достаточная точность (2 %), а основным недостатком – малая селективность.