Что такое электропроводность?

Электропроводность – это способность вещества проводить электрический ток. В аналитической химии чаще всего говорят об электропроводности растворов, то есть его способности проводить электрический ток. Относительная дешевизна, надежность и быстрый отклик приборов для измерения электропроводности сделали их популярным аналитическим инструментом, который есть практически в каждой лаборатории.

Чистые растворители практически не проводят электрический ток, и их электрическая проводимость стремится к нулю. Заряд в растворе переносят ионы или вещества с сильнополярными связями. При растворении твердых полярных веществ в воде происходит электролитическая диссоциация, то есть распад молекул на катионы и анионы. По степени распада на ионы различают сильные и слабые электролиты. Сильные электролиты диссоциируют полностью с образованием ионов. Слабые электролиты диссоциируют частично с образованием ионов и сохранением не ионной молекулы. Способностью проводить ток обладают только ионы, недиссоциированные молекулы не участвуют в электрической проводимости. Вклад иона в проводимость раствора можно описать функцией от его концентрации, заряда и подвижности иона.

k = f(c * z * λ)

Как измеряется электропроводность растворов?

Электропроводность - это величина обратно пропорциональная сопротивлению. Согласно закону Ома, сопротивление рассчитывается как отношение силы тока к напряжению. Таким образом, измерив силу тока и зная напряжение, можно рассчитать электропроводность. Для её измерения используют специальные приборы - кондуктометры. Кондуктометры измеряют силу тока, проходящую между электродами через раствор при известном напряжении. Различные производители, исследователи и инженеры разрабатывают и используют электроды различной геометрической формы и конфигурации. Чтобы полученные на разных приборах значения можно было сравнивать между собой, прибор автоматически преобразует измеренную фактическую электропроводность в удельную электропроводность. Удельная электропроводность раствора – это электропроводность слоя раствора длинной 1 см между электродами площадью 1 см².

Чувствительный элемент кондуктометра - кондуктометрический датчик представляет с собой два электрода (иногда четыре), на которые подаёте напряжение, а измерительный прибор (кондуктометр) измеряет силу тока и рассчитывает удельную электропроводность.

Если на электроды подать постоянный ток, то на положительно заряженном электроде (аноде) будут накапливаться анионы, а на отрицательно заряженном электроде (катоде) будут накапливаться катионы. Такое накопление ионов у электрода приведет к их электролизу и изменению состава анализируемой жидкости, как следствие изменится и электропроводность. Для предотвращения нежелательных реакций на поверхностях электродов, на них подается переменный ток. Под действием переменного тока ионы не движутся в одном направлении, они колеблются в такт частоты приложенного тока. Современные кондуктометры настраивают частоту переменного тока автоматически.

Каждый кондуктометрический датчик имеет свой калибровочный коэффициент, который зависит от формы электродов, расстояния между ними и их состояния. Этот коэффициент также называют константой кондуктометрической ячейки. При производстве новой кондуктометрической ячейки ей присваивается расчётная (номинальная) константа кондуктометрической ячейки. Перед первым измерением необходимо выполнить калибровку кондуктометра, кондуктометр запишет действительную константу ячейки в память и автоматически будет использовать её при дальнейшем расчете удельной электропроводности.

Полный текст статьи "Измерение электропроводности растворов, калибровка кондуктометра" читайте на labex.su