物理化学实验：溶液电导率的测定

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1、溶液电导率的测定一、实验目的1、掌握电导率的含义。2、掌握电导率测定水质意义及其测定方法。二、实验原理电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。纯水的电导率很小，当水中含有无机酸、碱、盐或有机带电胶体时，电导率就增加。电导率常用于间接推测水中带电荷物质的总浓度。水溶液的电导率取决于带电荷物质的性质和浓度、溶液的温度和粘度等。电导率的标准单位是S/m(即西门子/米)，一般实际使用单位为mS/m，常用单位µS/cm(微西门子/厘米)。单位间的互换为1mS/m=0.01mS/cm=10µS/cm。新蒸馏水电导率为0.05-0.2mS/m，存放一段时间后，由于空气中的二氧化碳或氨的溶入，电导率可上升

2、至0.2-0.4mS/m；饮用水电导率在5-150mS/m之间；海水电导率大约为3000mS/m：清洁河水电导率为10mS/m。电导率随温度变化而变化，温度每升高1℃，电导率增加约2％，通常规定25℃为测定电导率的标准温度。由于电导率是电阻的倒数，因此，当两个电极(通常为铂电极或铂黑电极)插入溶液中，可以测出两电极间的电阻R。根据欧姆定律，温度一定时，这个电阻值与电极的间距L(cm)成正比，与电极截面积A(cm2)成反比，即：R＝ρ×L/A。由于电极面积A与间距L都是固定不变的，故L/A是一个常数，称电导池常数(以Q表示)。比例常数ρ叫做电阻率。其倒数1/ρ称为电导率，以K表示。S＝1/

3、R＝1/(ρ×Q),S表示电导率，反映导电能力的强弱。所以，K＝QS或K＝Q/R。当已知电导池常数，并测出电阻后，即可求出电导率。三、仪器与试剂1、仪器：（1）电导率仪：误差不超过1％（2）温度计：0-100℃（3）恒温水浴锅：25±0.2℃（4）100ml烧杯2、试剂：纯水(电导率小于0.1mS／m)、待测溶液四、实验步骤1、接通电导率仪电源，预热约10min。2、为确保测量精度，电极使用前应用小于0.5μs/cm的蒸馏水（或去离子水）冲洗两次，然后用被测试样冲洗三次后方可测量。3、将一份同样的溶液置于室温下，用温度计测定其温度，并将“温度”旋钮调节至实际温度相应温度下。4、将电极插头

4、插入电极管套，将电极侵入被测溶液中。5、按下“校准/测量”开关，使其处于“校准”状态，调节“常数”旋钮，使仪器显示所用电极的常数值。6、按下“校准/测量”开关，使其处于“测量”状态（此时，开关向上弹起），将“量程”开关置于合适的量程档，如预先不知被测溶液介质电导率的大小，应先把其扳在最大电导率档，然后逐档下降，以防表针打坏。待仪器示值稳定后，该显示数值即为被测液体在该温度下的电导率值。平行测定两次。求其均值并根据公式换算至25℃的电导率。7、将此份溶液置于25℃的恒温水浴锅中，当温度计显示25℃时，将“温度”旋钮置于相应位置上。（当“温度”置于25℃无补偿作用），同上述做法，再平行测定两

5、次。五、数据处理测量温度水样电导率（µS/cm）12t=25℃K均=t=℃K均=K25℃=在任意水温下测定，必须记录溶液温度，样品测定结果按下式计算：K25=Kt/[1+a(t-25)]其中：K25——溶液在25℃时电导率（µS/cm）；Kt——溶液在t℃时的电导率（µS/cm）；a——各种离子电导率的平均温度系数，取值0.022/1℃；t——测定时溶液品温度（℃）。六、思考题1、如何对仪器进行校准？答：将“选择”开关量程选择开关旋钮指向“检查”，“常数”补偿调节旋钮指向“1”刻度线，“温度”补偿调节旋钮指向“25”度线，调节“校准”调节旋钮，使仪器显示100.0μS/cm，至此校准完毕

6、。2、电导率与那些因素直接相关？答：（1）温度：电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的增高而降低。半导体的电导率随着温度的增高而增高。在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率，必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性，时常可以表达为，电导率对上温度线图的斜率。（2）掺杂程度：固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度，或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净，电导率越低（电阻率越高

7、）。水的电导率时常以电导系数来纪录；电导系数是水在25°C温度的电导率。（3）各向异性：有些物质会有异向性(anisotropic)的电导率，必需用3X3矩阵来表达（使用数学术语，第二阶张量，通常是对称的）。