69

Кондуктометрический метод анализа

Способность проводить электрический ток является одним из важнейших физико-химических свойств водных растворов электролитов, поэтому измерение электропроводности может быть использовано для количественного определения химического состава раствора. Кондуктометрическим методом анализа называется метод, основанный на измерении электропроводности (или сопротивления) анализируемого раствора. Кондуктометрические методы анализа просты, практически очень удобны, достаточно точны и позволяют решить ряд важных научно-исследовательских и производственных задач, не решаемых классическими химическими методами. На производстве кондуктометрические измерения используют для выбора растворов электролитов с достаточно высокой проводимостью, исключающей излишние затраты электроэнергии, для быстрого и точного определения концентрации растворенного вещества, для автоматического контроля за качеством различных жидкостей и т.п.

Электропроводность растворов электролитов.

Электропроводность растворов является результатом диссоциации растворенного вещества и миграции ионов под действием электрического поля.

Как и все проводники электрического тока, растворы электролитов характеризуются определенным сопротивлением. Величина, обратная сопротивлению раствора, называется электропроводностью среды:

W=1/R

где W - электропроводность раствора электролита, См (сименс); R -сопротивление раствора, Ом.

Известно, что сопротивление раствора электролита прямо пропорционально расстоянию L между погруженными в него электродами и обратно пропорционально их площади S:

где ρ - удельное сопротивление.

Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электропроводностью:

χ=1/ρ

Удельная электропроводность—это электропроводность объема раствора, заключенного между параллельными электродами площадью 1 см каждый, находящимися на расстоянии 1 см друг от друга. Размерность удельной электропроводности выражается в См/см. Связь между электропроводностью и удельной электропроводностью выражается соотношением:

Отношение L/S является характеристикой сосуда для измерения электропроводности и называется постоянной электролитической ячейкиk. Обычно она определяется опытным путем при измерении электропроводности контрольного раствора.

Электропроводность электролитов удобнее относить к числу эквивалентов растворенного вещества. Поэтому введено понятие эквивалентной электропроводности. Эквивалентной электропроводностью называется электропроводность объема электролита, заключенного между параллельными электродами, расположенными на расстоянии 1 см друг от друга и имеющими такую площадь, чтобы между ними содержался 1 эквивалент вещества. Удельная и эквивалентная электропроводность связаны между собой определенной зависимостью:

где C - эквивалентная концентрация электролита.

Эквивалентная электропроводность достигает своего предельного значения при бесконечно большом разбавлении. Предельная эквивалентная электропроводность может быть представлена как сумма двух слагаемых, зависящих от природы катиона и аниона, которые входят в состав вещества:

λ_∞=γ₊ + γ_-

где γ₊ - подвижность катиона, γ_-- подвижность аниона.

Подвижности ионов представляют собой произведение абсолютной скорости движения ионов V ( при градиенте потенциала 1 В/cм) на число Фарадея F:

γ₊ = V₊ ∙ F ; γ_- = V_- ∙ F; F = e ∙N_А= 96458 Кл / г-экв

Таким образом, электропроводность раствора прямо пропорциональна концентрации ионов в растворе и их подвижности:

Таблица.