26.3.2. Применение кондуктометрических методов анализа.

Прямое измерение электрической проводимости является наиболее эффективным методом контроля качества дистиллиро­ванной воды в лабораториях, технической воды в так называемых тонких химических или фармацевтических производствах, в тех­нологии водоочистки и оценке загрязненности сточных вод, теп­лотехнике (питание котлов) и т. д. Кондуктометрические датчики с успехом применяются в автоматизированных схемах контроля производства в некоторых отраслях химической, текстильной и пищевой промышленности, гидроэлектрометаллургии и т. д. Раз­работана методика кондуктометрического определения малых ко­личеств углерода (10~2—10~3%) в сталях и металлах. Методика включает сожжение образца в токе кислорода, поглощение С0г раствором Ва(ОН)2 и измерение его электрической проводимости. Содержание углерода находят по градуировочной кривой.

Методы прямой кондуктометрии используют для контроля качества молока, различных напитков и пищевых продуктов.

Простота и высокая точность кондуктометрических измере­ний, возможность использования полученных данных в автома­тизированных схемах контроля и управления и другие достоин­ства метода электрической проводимости вызывают большой ин­терес к этому методу и в настоящее время. Однако прямые кондуктометрические измерения весьма чувствительны к влия­нию примесей, особенно примесей кислотно-основного характера в связи с резким различием подвижностей ионов Н+ и ОН^- по сравнению с подвижностями других ионов.

Обширную область применения имеет кондуктометрическое титрование. Сильные минеральные кислоты в водном растворе титруются щелочью при больших и до­статочно малых концентрациях (до 10^-4 моль/л). Так же титруют­ся сильные основания сильными кислотами. Легко титруются муравьиная, уксусная и другие кислоты средней силы. Кривые кондуктометрического титрования ряда органиче­ских кислот (янтарной, адипиновой и др.) при титровании слабым основанием имеют более резко выраженный излом в точке эквива­лентности, чем кривые титрования сильным основанием. Эти кис­лоты титруют раствором аммиака, причем в реакцию вступают оба протона. Слабые основания могут титроваться сильными и слабыми кислотами. Легко титруются, например, этаноламины растворами уксусной кислоты. Практическое значение имеет кон­дуктометрическое титрование солей аммония и других слабых ос­нований растворами щелочей и титрование солей слабых кислот (ацетатов, фенолятов и др.) сильными кислотами. Аминокислоты (глицин, аланин, валин и др.) титруются сильными основаниями. Кондуктометрически могут быть оттитрованы смеси слабых кислот, смеси слабых оснований, а также смеси кислот или осно­ваний с солями слабых кислот или слабых оснований.

Особенно широкие возможности титрования различных элект­ролитов и их смесей открывает применение органических и вод­но-органических растворителей: водно-диоксанового, водно-ацето­нового, водно-спиртовых, ледяной уксусной кислоты и др. В этих растворах анализируются трех-, четырех- и пятикомпонентные смеси.

Методом кондуктометрического титрования определяют мно­гие катионы и анионы. Нитратом серебра титруют хлорид, бро­мид, иодид, цианид, тиоцианат, оксалат, ванадат, тартрат, салицилат и некоторые другие анионы. Титрованием в среде 90%-го спирта определяют С1^- в природных водах при содержании поряд­ка 10 мкг. Содержание I^- и С1^- в смеси может быть определено без предварительного разделения. Титрование ацетатом или хлори­дом бария применяют для определения сульфата, хромата, карбо­ната, оксалата, цитрата и других анионов обычно при добавлении в анализируемый раствор спирта. Сульфаты таким методом опре­деляют в природных водах и аналогичных объектах.

В методе высокочастотного титрования может быть исполь­зована практически любая химическая реакция: кислотно-основ­ного взаимодействия, осаждения и т. д. в водном и неводном рас­творах. Кривые высокочастотного титрования имеют такой же вид, как и кривые обычного кондуктометрического титрования. Концентрационная область титрования слабых кислот и основа­ний высокочастотным методом остается примерно такой же, как и в обычном кондуктометрическом титровании.

Вопросы для повторения:

1. На чем основан кондуктометрический метод анализа?

2. Что такое электрическая проводимость?

3. Чем различаются проводники первого и второго рода?

4. Что такое удельная электрическая проводимость?

5. Как изменяется удельная электрическая проводимость с увеличением концентрации?

6. Что такое эквивалентная электрическая проводимость?

7. Как изменяется эквивалентная электрическая проводимость с ростом концентрации?

8. Какие ионы характеризуются элек­трической проводимостью, во много раз превышающей электрическую проводимость других ионов?

9. Какие конструкции кондуктометрических ячеек Вам известны?

10. Каковы области применения кондуктометрии?

Резюме по модульной единице 26.

Кондуктометрический анализ находит применение для контроля качества дистиллированной воды в лабораториях, технической воды в тонких химических и фармацевтических производствах, в технологии водоочистки и оценке загрязненности сточных вод, для определения солености природных вод. Главным преимуществом этого метода является простота и высокая точность измерений.

Тесты к лекции 14.

1. Электрическая проводимость растворов электролитов находится в пределах:

а) 10⁶ - 10⁸ См/м;

б) 10^-5 – 10⁴ См/м (верно);

в) 10^-14 – 10^-16 См/м;

г) 10⁷ – 10⁸ См/м.

2. К проводникам второго рода относятся:

а) металлы;

б) сплавы;

в) растворы электролитов (верно);

г) растворы неэлектролитов.

3. Величина, равная электрической проводимости 1 см³ раствора, находящегося между параллельными электродами площадью 1 см³ при расстоянии между ними 1 см, называется:

а) удельной электрической проводимостью (верно);

б) эквивалентной электрической проводимостью;

в) мольной электрической проводимостью;

г) удельным электрическим сопротивлением.

4. Проводимость раствора, содержащего 1 моль эквивалента вещества и находящегося между двумя параллельными электродами, расстояние между которыми 1 см, называется:

а) удельной электрической проводимостью;

б) эквивалентной электрической проводимостью (верно);

в) мольной электрической проводимостью;

г) удельным электрическим сопротивлением.

5. Самую высокую эквивалентную электрическую проводимость при бесконечном разбавлении имеет:

а) Н⁺;

б) ОН^-;

в) Na⁺;

г) Cl^-.