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第二章电导分析法

考虑弛豫和电泳两种效应,推算出某一浓度时电解质
的摩尔电导率与无限稀释时的摩尔电导率之间差值的定量
计算公式,称为 Debye Huckel Onsager电导公式:
Λm Λm ( p q m ) c Λ
这个理论很好地解释了Kohlrausch的经验式:
Λ m Λ A c
液的摩尔电导率是含有1mol ( 1 CuSO 4 ) 溶液的2倍。即: 2
为了防止混淆,必要时在Λ0,m后面要注明所取的 基本质点。
强电解质溶液的电导率随着浓度的 增加而升高。当浓度增加到一定程 度后,解离度下降,离子运动速率 降低,电导率也降低,如H 2SO4 和 KOH溶液。 中性盐由于受饱和溶解度的限制, 浓度不能太高,如KCl。 弱电解质溶液电导率随浓度变化不 显著,因浓度增加使其电离度下降, 粒子数目变化不大,如醋酸。


(二)电导滴定法

电导滴定法是根据滴定过程中溶液电导的
变化来确定滴定终点,滴定剂与溶液中待 测离子反应生成水,沉淀或难离解的化合 物,使溶液的电导发生变化,而在化学计 量点时滴定曲线上出现转折点,指示滴定 终点。
电导滴定
酸碱滴定曲线: 电导滴定常用于稀酸、弱 酸、混合酸等的测定。
1. 强酸强碱的滴定
Λm ( AΛm B) c
D:介电常数
:介质的黏度
T:绝对温度
理论解释
松弛效应与电泳效应
(1)离子在溶液中以的形式存在和在电场中的运动过程 离子氛:中心离子被相反电荷的离子和溶剂化分子包围 形成球状。 运动过程:是离子氛不断生成和破坏的过程。 离子氛生成和消失的时间:离子氛松弛时间。 (2)不对称的离子氛对中心离子的运动起阻碍作用 松弛效应(不对称效应),系数A (3)溶剂化分子与离子一起运动造成的阻碍作用:电泳效应, (4)高频交流电场,电导随频率变化的现象:





电导分析法有极高的灵敏度: 由于溶液的电导并不是某一个离子的特性, 溶液的电导是存在于溶液中所有各种离子 单独电导的总和,只能测量离子的总量, 而不能 鉴别和测定某离子及其含量,因此 其选择性很差。

此方法主要用于监测水的纯度、大气中有 害气体(如SO2、CO2和HF等)以及某 些物理常数的测定等。

摩尔电导规定了电解质的物质的量,而不管 体积大小
Λm

C
摩尔电导与浓度的关系
Λm为摩尔电导S· 2mol-1 cm
摩尔电导率必须对应于溶液中含有1mol电解质,
但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。
例如,对 CuSO4 溶液,基本质点可选为 CuSO4 或
( 1 CuSO 4 ) ,显然,在浓度相同时,含有 和 Cl-, 随 着 NaOH 的 加入, Na+不断取代 H+, 溶液的电导不断 下降,计量点时, 只有Na+ 和Cl- ,电 导最低 。化计点后 , 随 着 过 量 NaOH 的 加入, 溶液中OH-和 Na+浓度增加, 溶液 电导也增加, 以电导 对 NaOH 滴 定 体 积 作图,得电导滴定 曲线。
3、测量仪器
四、电导分析法及应用

(一)电导法 直接根据溶液的电导与被测离子浓度的 关系来进行分析的方法,叫做电导法。
电导法主要应用于水质纯度的鉴定及生产中某
些中间流程的控制及自动分析 强电解质溶液总浓度的测定,土壤,海水的盐度
1、水质监测

工业上的锅炉用水及排放的废水、河流、湖泊, 实验室用水等都需要对水的质量指标作监测。 水的电导率是反映水质的很重要的一个指标。 它反映了水中电解质的总含量——可溶性的无 机盐类。但一些非导电物质,如有机物、细菌、
2.电泳效应(electrophoretic effect)
在溶液中,离子总是溶剂化的。 在电场中,当中心正离子带着溶剂化分 子向阴极迁移的同时,在负离子氛中的离子 也带着溶剂化分子向阳极迁移。从而使离子 的迁移速率和摩尔电导率下降,这种称为电 泳效应。
3. Debye Huckel -Onsager电导公式
二、电导分析法的基本原理
(一)电导和电导率 电解质溶液的电导能力用电导G来表示,电导 是电阻R的倒数。服从欧姆定律
1 1 A A G R L L
A—为导体截面积(单位为cm2)
单位:西门子S
ρ为电阻率,单位为欧姆厘米Ω· cm
L—为导体长度(单位为cm)
κ为电导率, 电阻率的倒数, 单位西门子每厘米S· -1 cm
2.电导仪

L G G A
4.影响电导测量的因素
(1) 温度的影响
温度升高, 粘度降低,电导增大.每升高1度,约增加2%
Λ
m ,t
Λ
m , 25 o c
(0.5 0.02 t )
(2) 溶剂的影响
25 C 蒸馏水电导率:0.8~1.0 S·cm-1 进一步纯化后电导率: 0.03~0.06 S·cm-1 采用石英容器, 方法:亚沸蒸馏,电渗析

在滴定过程中,由于滴定剂的加入而使溶 液不断稀释,为了减小稀释效应的影响和 提高方法的准确度,应使用浓度较大的滴 定剂,一般是滴定剂浓度比被滴溶液浓度 大10倍。 电导滴定法还可以测定用指示剂法或电位

法无法直接准确测定的相当弱的酸,例如,
硼酸(Ka=5.8×10-10)。

电导滴定还可应用于沉淀滴定、配位滴定、 氧化还原滴定。

如果溶液中存在正、负两种离子,分别用下标+、-表示, 则溶液的总电导率κ应是正、负离子各自电导率κ+和κ-的和: κ=κ++κ-=(c+|Z+|U++c-|Z-|U-)F
(三)电解质溶液的电导与浓度的关系
Λm Λm A c
8.20 105 82.5 Λm Λm c 3/ 2 1/ 2 ( DT ) ( DT )
80.0
从表中可以看到H+、OH-的Λοm特别大。
例如,弱电解质醋酸
m m
(HAc )
m
m
( HAc ) ( H ) ( Ac ) ( HCl ) ( NaAc ) ( NaCl )
m m m
随着浓度下降,Λm 升高, 通常当浓度降至 0.001mol dm3 以下 时, c 与Λm 之间呈线性关系。 德国科学家Kohlrausch总结的经 验式为:
2.弱酸(或弱减)的滴定

如NaOH滴定弱酸


HA + Na+ + OH- = H2O + Na+ + A若弱酸的离解常数越小,起始电导值越低,滴定 开始时,由于滴定反应产物A- 抑制HA的离解,溶液 电导逐渐降低,随着滴定的进行,非电导的弱酸HA 转变为导电较好的盐、Na+ 、A-。溶液的电导开始上 升,在化计点以后,NaOH过量,使电导增加迅速, 转折点为溶液终点。
离子独立运动定律

电解质溶液的摩尔电导均随溶液浓度降低而增大, 当溶液无限稀释时,摩尔电导达一极限值,此值称 为无限稀释摩尔电导,用Λοm表示。 电解质溶液无限稀释摩尔电导是溶液中所有离子无 限稀释摩尔电导总和。 Λοm =λοm++λοm①λοm+表示正离子无限稀释离子电导




②λοm-表示负离子无限稀释离子电导
电导率κ与电解质溶液的浓度与性质有关:
(1)在一定范围内,离子的浓度愈大,电导率
愈大。
(2)离子的迁移速度愈快,电导率愈大
(3)离子的价数愈高,电导率愈大

当外部条件固定时,对于同一电解质(2) (3) 点是确定的,电导取决于溶液的浓度。
(二)摩尔电导和极限摩尔电导

摩尔电导是含有1mol电解质的溶液在距离 1cm的两电极间所具有的电导。 Λm
m
三、溶液电导的测量

电导是电阻的倒数,因此测量电 导实际上就是测量它的电阻。 电导的测量装置包括电导池和电 导仪。应以较高频率的交流电作 为测量电导电源以降低极化效应



1.电导池
电导池是有两个电导电极构成。 电导电极一般由两片平行的铂制 成的

测量电导的铂黑电极,表面积大,电流密度小,极化作 用也就小,用于测量电导率高的溶液。在测量低电导率 的溶液时,铂黑对电解质有强烈的吸附作用而出现不稳 定现象,这时不宜用光亮铂电极。 电导仪是用于测量溶液电导的专用仪器,商品电导仪的 型号有很多,根据其作用可分为平衡电桥式和直读式两 大类。 若要求用电导率表示,根据下式进行换算
第二章 电导分析法
一、概


电导:在外电场作用下,电解质溶液中的正负离 子以相反的方向移动,这种现象叫电导。 定义:通过测量电解质溶液的电导值来确定物质 含量的分析方法。 影响因素:电导是电阻的倒数,溶液的导电能力 与溶液中正负离子的数目、离子所带的电荷数、 离子在溶液中的迁移速度等因素有关。 电导分析的依据:根据溶液电导的变化来指示溶 液中离子浓度的变化。 电导分析法的分类:电导法和电导滴定法。
在一定温度和溶剂下,Λοm为一定值。该值在一定 程度上反映了个离子导电能力的大小。
下面是一些常见离子在水溶液的极限摩尔 电导(25º C)
阳离子 λοm+ 阴离子 λοm-
H+
Na+ K+
1 2
349.8
50.11 73.52
OHClBr1 SO422
197.6
76.34 78.3
Mg2+
53.06
藻类及其它悬浮杂质不能在电导率上反映出来。
1、水质监测
普通 蒸馏水 离子 交换水
水的类型
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