電導分析法的基本原理

一、電解質溶液的導電性能

電解質溶液和非電解質溶液的顯著的差別是：前者能夠導電，後者不能。前者能夠導電是因為(wei) 電解質在水溶液中能夠電離，生成陽離子和陰離子，在電場作用下它們(men) 將向相反方向移動,形成電流,產(chan) 生導電現象。因此電解質溶液是一種離子導體(ti) 。離子導體(ti) 還包括熔鹽、固體(ti) 電解質、離子交換樹脂膜等，所以電解質泛指有一定離子導電性的物相。
（1）電導

電導是衡量金屬導體(ti) 和電解質溶液導電能力的物理量。用符號 G 表示，其 SI 單位是西門子，符號為(wei)  S，1S＝1Ω-1

電導是電阻的倒數，即

（2）電導率

均勻導體(ti) 在均勻電場中的電導與(yu) 導體(ti) 截麵積 A 成正比，與(yu) 其長度 l 成反比。式中 ρ 為(wei) 電阻率，其倒數為(wei) 電導率，用表示，其 SI 單位為(wei)  S·m-1 。

是電極距離為(wei)  1m 而兩(liang) 極板麵積均為(wei)  1m2 時電解質溶液的電導，故有時亦稱為(wei) 比電導。

的數值與(yu) 電解質種類、溫度、濃度有關(guan) .

對於(yu) 強電解質，溶液較稀時，電導率近似與(yu) 濃度成正比；濃度很大時，因離子間相互作用，電導率增加緩慢，並經過一個(ge) 極大值後下降。

對於(yu) 弱電解質，因為(wei) 起導電作用的僅(jin) 是解離的那部分離子，而在濃度增加時，由於(yu) 解離度減小，離子數量增加不多，所以弱電解質電導率總的來說，不大。

二、電導與(yu) 溶液濃度的關(guan) 係

雖然電導率已消除了電導池幾何結構的影響，但它仍與(yu) 溶液濃度或單位體(ti) 積的質點數有關(guan) 。因此，無論是比較不同種類的電解質溶液在溫度下的導電能力，還是比較同一電解質溶液在不同溫度下的導電能力，都需要固定被比較溶液所包含的質點數。這就引入了一個(ge) 比更有用的物理量，稱為(wei) 摩爾電導率。

式中，c為(wei) 電解質溶液的物質的量濃度，單位為(wei) mol·m-3，κ為(wei) 電導率，單位為(wei) S·m-1，所以Λm的單位為(wei) S·m2·mol-1。

Λm規定為(wei) 相距為(wei)  1m 的兩(liang) 個(ge) 平行板電極之間裝有含 1mol 電解質（基本單元）的溶液所具有的電導。

① 在使用摩爾電導率時，應寫(xie) 明物質的基本單元。

例如：濃度為(wei) 10 mol/m3的CuSO4溶液的電導率為(wei) 0.1434 S/m。

一般情況下，取正、負離子各含1 mol 電荷作為(wei) 電解質的物質的量的基本單元。

小結：1、電導分析法原理 2、電導與(yu) 溶液濃度的關(guan) 係

   作業(ye) ：P51   1、2

三、溶液電導的測量方法

1、電阻分壓法 
　測量電解質溶液的電導常用的是電導儀(yi) 。電導儀(yi) 的測量原理*不同於(yu) 平衡電橋法，它是基於(yu) 電阻分壓原理的一種不平衡測量法，下圖是DDS-11型電導儀(yi) 測量原理的示意圖。
　　　 　　　　　　
　穩壓器輸出穩定的直流電壓，供給振蕩器和放大器，使它們(men) 在穩定狀態下工作。振蕩器輸出電壓不隨電導池電阻 的變化而變化，從(cong) 而為(wei) 電阻分壓回路提供一個(ge) 穩定的標準電壓E，電阻分壓回路由電導池 和測量電阻串聯組成。E加在該回路AB兩(liang) 端，產(chan) 生電流強度 。根據歐姆定律可知： 
　　　　　　 　　則　 
　式中G為(wei) 電導池中溶液的電導。
上式中E不變，Rm經設定後也不變，所以電導G隻是Em的函數。Em經放大器後，換算成電導（率）值後顯示在指示器上。
　為(wei) 了消除電導池兩(liang) 電極間分布電容對 的影響，電導儀(yi) 中設有電容補償(chang) 電路，它通過電容產(chan) 生一個(ge) 反向電壓加在Rm上，使電極間分布電容的影響得以消除。
　電導率儀(yi) 的工作原理與(yu) 電導儀(yi) 相同，根據上式可知，當Rm、E為(wei) 定值時， 也隻是Em的函數，據此，即可在電導率儀(yi) 的顯示屏上直接讀出溶液的電導率。下圖是國產(chan) DDS-11A型電導率儀(yi) 的麵板示意圖。 
　
　　　DDS-Ⅱ 型電導率儀(yi)

　其使用方法如下：
　（1）打開電源開關(guan) （位於(yu) 儀(yi) 器背麵），待顯示屏顯示數字穩定後即可工作。
　（2）將電導電極插入待測液體(ti) 中，使液體(ti) *浸沒電極。將“量程開關(guan) ”置於(yu) 適當位置（視液體(ti) 電導率大小而定），調節“溫度補償(chang) ”旋鈕，使其指示的溫度與(yu) 液體(ti) 溫度相同。
　（3）將“功能開關(guan) ”置於(yu) “校正”檔，調節“常數校正”旋鈕，使儀(yi) 器顯示電導池係數值（電導池係數值見儀(yi) 器背麵）。
　（4）將“功能開關(guan) ”置於(yu) “測量”檔，則儀(yi) 器顯示出被測液的電導率。測量結束後，用蒸餾水將電極衝(chong) 洗幹淨，浸泡在蒸餾水中。
　

2、平衡電橋法測定電導

在溶液中電離達到平衡時，其電離平衡常數Kc與(yu) 濃度c和電離度a有以下關(guan) 係

它們(men) 之間關(guan) 係：

測定電路：

四、影響溶液電導測量的因素

1、電極極化的影響

濃差極化：在電解過程中，電極附近某離子濃度由於(yu) 電極反應而發生變化，本體(ti) 溶液中離子擴散的速度又趕不上彌補這個(ge) 變化，就導致電極附近溶液的濃度與(yu) 本體(ti) 溶液間有一個(ge) 濃度梯度，這種濃度差別引起的電極電勢的改變稱為(wei) 濃差極化.

濃差極化的存在使溶液的接觸麵之間沒有平衡狀態存在，造成誤差。

化學極化是由於(yu) 電解物在電極與(yu) 溶液之間形成電阻。

消除濃差極化和化學極化的主要方法是用交流電源供電。

2、電容的影響

電容的存在會(hui) 改變兩(liang) 個(ge) 極片間的電阻值，影響測量結果。消除方法一是加大兩(liang) 極片間距離，從(cong) 而加大溶液的電阻，二是加大電源的頻率。

3、溫度對電導的影響
    溶液的電阻是隨溫度升高而減小，即溶液的濃度一定時，它的電導率隨著溫度的升高而增加，其增加的幅度約為(wei) 2%℃-1。另外同一類的電解質，當濃度不同時，它的溫度係數也不一樣。

小結：

1、 溶液電導的測量方法

2、 影響溶液電導測量的因素