§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。
以1000Hz的振荡器作交流电源，通过调节可变电阻，当a、b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）
E、Rm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0～50℃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0.01、0.1、1.00、5.00、10.00） 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
表二
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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。
