Основные понятия кондуктометрии
Кондуктометрия - это вид электрохимического метода анализа, который основан на измерении электропроводности жидких электролитов, пропорциональной их концентрации.
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 $\mathrm {\rho - удельное \ сопротивление 1 \ см^3 раствора}$.
Удельная электропроводимость ($\mathrm {\chi}$) - величина, обратная удельному сопротивлению.
$\mathrm {\chi = \frac{1}{\rho}}$
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:
- Прямая кондуктометрия – используется для оценки чистоты растворителей, определения констант диссоциации электролитов, состава и констант устойчивости комплексных соединений, растворимости малорастворимых электролитов.
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.
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.
