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§3.5.8 电导仪简介及其应用—电解质溶液电导的测定

   

§3.5.8  电导仪简介及其应用电解质溶液电导的测定

 (The application of conductivity instrument)

电导是电解质溶液的基本性质之一,反映了溶液中离子的运动状态和导电能力。由于强电解质溶液的电导与离子浓度之间存在简单的线性关系,因此测量电导被广泛应用于化学分析和电化学实验中。

一、实验目的(Purpose)

1理解电导率的物理意义及用途。

2.  掌握常见电导率仪的使用方法。

                       

二、实验原理(Principle)

  电导是电阻的倒数,测量电导实际上就是测量溶液电阻,再由仪器自动换算成电导。由于测定过程中易发生极化现象,因此电导测定不宜采用直流电,而是用具有较高频率的交流电。电导电极采用不活泼的铂且镀黑以减小超电压。

表征电解溶液特征的是电导率

                          1

l:两电极之间的距离;  A:电极面积;  L:溶液电导,其单位是Ω-1.m-1

由于电导电极中两铂片的面积和距离均固定,因此l/A为一常数,称作电导常数。每一根电极均有特定的电导常数,一般已标记在电极上或其说明书内。

测定电导所采用的交流电桥法,其基本原理如图一。

1000Hz的振荡器作交流电源,通过调节可变电阻,当ab两点的电势相同时,经放大器、指示器检测几乎无电流信号,表明电桥已平衡,此时有关系:

                        2

可换算成电导。

目前广泛使用的是DDS型电导率仪,它的测量范围大,响应速度快,操作简使,其原理是振荡器输出一个稳定的音频标准电压E,它不随电导池电阻RX而改变。Rm为可变电阻,根据欧姆定律:

                  3

                       4

ERm均不变,则电导L只是Em的函数,将此电压信号放大后送入指示器,并经过仪器自动换算成电导率。

              

三、仪器与药品(Instrument and Reagent)

1.仪器:

DDS-11型电导率仪             DDSJ-308数字电导率仪

2.药品:

普通水(如河、湖、江、海水以及地下水、天然降水等)

工业废水及经处理后的中水      纯净水 

自来水                        蒸馏水

双蒸水                       市售矿泉水

不同浓度的KCl溶液、醋酸溶液等

     

 

四、操作步骤(Procedure)

DDS-11型电导率仪测量范围在0~105μS cm-1,共12个量程,并配一支电导电极。

1. 首先观察仪器表头指针是否有零误差,如有则调节表头上的零点螺丝消除此零误差;

2. 将“校正/测量”开关先放在“校正”位置,再打开电源并预热几分钟;

3. 根据液体的电导率来选择频率,一般大于300μS cm-1选择高频率;

4. 将“量程”调钮先拨在最大测量档;

5. 根据电导电极常数将电导率仪的“常数”钮调至相应位置;

6. 将电极浸入到待测液体中,调节“校正”钮使指示针达到满刻度;

7. 再将“校正/测量”开关拨向“测量”,观察指针的位置,如指针显著偏于左侧可逐档降低量程范围,直到使指针处在仪表的中央附近,此时指针的读数乘以量程倍率即为待测液电导率。注意量程档如指示在黑点上读表头黑色刻度及数字,如处在红点位置读红色刻度及数字;

8. 当测量纯水等低电导率液体时在浸入电极前应先调节“电容补偿”纽使指针指在最小值,此为电导电极的漏阻(不为零),然后再测量。

DDSJ-308型电导率仪是采用单片微处理技术的数字型电导率仪,能在液晶屏上直接显示电导率仪及温度值,其测量范围0-2×105 μS.cm-1,可在050℃的范围内进行测定,如果不采用温度探头,仪器默认温度为25.0℃,所得的电导率是未经温度补偿的绝对电导率。

操作步骤

1.  根据待测液体电导率的范围首先选择合适的电极。

电导率范围(μScm-1

电导常数(cm-1

0.05~20

1~200

10~10000

100~2×105

0.01

0.1

1

10

 

2. 将电导电极和温度探头与仪器相连后,再将它们插入待测液中。

3. 接通电源首先显示的是仪器型号,随后自动进行测量、计算与显示。

4. 按下“设置”键,设置电导池常数:首先选择档次(该仪器共分五档0.010.11.005.0010.00 然后根据当前使用的电极调节成相一致的数值,最后由实验温度调节温度补偿系数。

5. 设置过程结果后仪器回到“测量”状态后,液晶屏直接显示电导率值,应注意数值单位由屏幕右侧的小三角“”指示是“mS/cm”还是“μS/cm”。

  

· 操作提示:

[1]新电导电极在使用前应先用水浸泡数小时

[2]测量纯水时应迅速,否则由于CO2溶入引起电导率迅速增加。

[3]测完一份样品应用蒸馏水冲洗电极再吸干。

 

五、数据处理(Data processing)

样品:         室温:        

仪器型号:             

表一

样品

电导率

第一次

第二次

第三次

平均值

 

表二

溶液浓度

C1    C2     C3…….

第一次

第二次

第三次

平均值

 

 

六、思考题(Problem)

1. 电导率测定的适用对象是什么?

2. 强、弱电解质的电导率与浓度的关系是什么?

3. 通过该实验评价你所在生活环境和市场中的水质情况,写一份调查报告。