Кондуктометрия: основные понятия

Основные понятия кондуктометрии

Другими словами, в основу кондуктометрии положена зависимость электропроводности растворов электролитов от их концентрации.

Измеряемым аналитическим сигналом в кондуктометрии является электропроводность (W) - величина, обратная электросопротивлению (R).

$\mathrm {W = \frac{1}{R}}$

Растворы электролитов подчиняются закону Ома: $\mathrm {R = \frac {U}{I}}$

Сопротивление раствора можно рассчитать по следующей формуле: $\mathrm {R = \rho \frac{l}{S}}$, где $\mathrm {\rho}$ - удельное сопротивление (Ом* см); $\mathrm {\rho = R}$ при $\mathrm {l = 1 \ см}$ и $\mathrm {S = 1 \ см^2}$, то есть $\mathrm {\rho - удельное \ сопротивление 1 \ см^3 раствора}$.

$\mathrm {\chi = \frac{1}{\rho}}$

Электропроводящие свойства ионов характеризуются эквивалентной электропроводимостью ($\mathrm {\lambda}$). То есть это проводимость раствора, который содержит 1 мл вещества эквивалента и находится между двумя параллельными электродами, расстояние между которыми равно 1 см.

$\mathrm {\lambda = \frac{100\chi}{c(\frac{1}{Z}X)}}$,

где: $\mathrm {\lambda}$ - эквивалентная электропроводность раствора электролита, $\mathrm {\chi}$ - удельная электропроводность раствора электролита, $\mathrm {Z}$ - число эквивалентности, $\mathrm {c(\frac{1}{Z}X)}$ - молярная концентрация эквивалента вещества Х.

Характеристики эквивалентной электропроводимости:

• уменьшается при повышении концентрации раствора
• при повышении концентрации электролита увеличивается ионная сила, а скорость движения ионов, наоборот, уменьшается за счет межионных взаимодействий
• в бесконечно разбавленных растворах приобретает постоянное и максимальное значение: $\mathrm {\lambda_{\infty} = \lambda_{\infty}^{+} + \lambda_{\infty}^{-}}$, где $\mathrm {\lambda_{\infty}^{+} и \lambda_{\infty}^{-}}$ - подвижность катионов и анионов растворов.

Подвижность равна произведению абсолютной скорости движения ионов (v) на число Фарадея (F): $\mathrm {\lambda_{\infty}^{+} = v^{+} \cdot F}$, $\mathrm {\lambda_{\infty}^{-} = v^{-} \cdot F}$

Классификация кондуктометрических методов анализа

Выделяют следующие методы кондуктометрии:

1. Прямая кондуктометрия – используется для оценки чистоты растворителей, определения констант диссоциации электролитов, состава и констант устойчивости комплексных соединений, растворимости малорастворимых электролитов.

2. Косвенная кондуктометрия (кондуктометрическое титрование) – подразделяется на:

   • низкочастотное кондуктометрическое титрование - основывается на использовании химической реакции, в результате которой происходит заметное изменение электропроводности раствора;
   • высокочастотное кондуктометрическое титрование - основывается на измерении высокочастотной электрической проводимости раствора в зависимости от концентрации определяемого электролита в процессе титрования.

3. Хронокондуктометрия.

Области применения

Кондуктометрические датчики с успехом применяются в автоматизированных схемах контроля производства в некоторых отраслях химической, текстильной и пищевой промышленности, гидроэлектрометаллургии и т. д.

Методы прямой кондуктометрии используют для контроля качества всевозможных напитков, в том числе молока, и пищевых продуктов. Также они используются для определения общего содержания солей в минеральной, морской и речной водах, в почвенных растворах, а также для определения влажности почвы или зерна.