Метод кондуктометрии

Кондуктометрический метод основан на измерении электропроводности растворов электролитов.

Электрическая проводимость раствора электролита является результатом диссоциации растворенного вещества и миграции ионов под действием внешнего источника напряжения. Электропроводность раствора обратно пропорциональна его сопротивлению, она измеряется в сименсах (См), причем 1 См = 1 Ом-1.

Электропроводящие свойства растворов можно охарактеризовать удельной электропроводностью % (Ом-1 см-1 или Ом-1м-1) и эквивалентной электропроводностью А (Ом-1см2 моль-1).

Удельная электропроводность (%) — электропроводность 1 см3 раствора, помещенного между электродами площадью 1 см2, расположенными на расстоянии 1 см.

Эквивалентная электропроводность (А,) — электропроводность раствора, содержащего 1 моль-эквивалент электролита, измеренная при расстоянии между электродами 1 см.

Удельная и эквивалентная электропроводность электролита связаны соотношением

где См молярная концентрация эквивалента вещества, моль/л.

Величина электропроводности зависит от концентрации ионов, их природы, заряда, температуры раствора, его вязкости и др.

Концентрационная зависимость электропроводности носит сложный характер (рис. 5.29). Линейная зависимость % от концентрации растворенного вещества наблюдается только для разбавленных растворов электролитов (рис. 5.29, область 1). В данной области измерений кондуктометрический метод обладает высокой чувствительностью, о чем свидетельствует большое значение крутизны (-5): Cmin ~ 10-7 моль/л. В концентрированных растворах характер зависимости меняется (рис. 5.29, область 2).

Зависимость % от концентрации

Рис. 5.29. Зависимость % от концентрации

В концентрированных растворах электролитов зависимость электропроводности от концентрации описывается уравнением Коль- рауша:

где S — угловой коэффициент, зависящий от температуры, вязкости раствора, диэлектрической проницаемости растворителя; А0 — эквивалентная электропроводность раствора электролита при бесконечном разбавлении (значения А0 для многих ионов при 25 °С приведены в справочниках).

Эквивалентная электропроводность (А,) уменьшается с повышением концентрации раствора (С), так как вследствие межионных взаимодействий уменьшается скорость движения ионов (рис. 5.30).

Зависимость X от Vc

Рис. 5.30. Зависимость X от Vc

Для измерения электропроводности раствора используют электрохимическую ячейку, состоящую из двух платиновых электродов, впаянных в стеклянный сосуд, в который помещают исследуемый раствор. Измерения проводят с помощью приборов, принципиальная схема которых включает мост Уитстона (см. рис. 5.87).

По методике выполнения кондуктометрических определений различают прямую и косвенную кондуктометрию.

Прямая кондуктометрия применяется сравнительно редко, поскольку регистрируемый сигнал не избирателен вследствие того, что измеряемое значение электропроводности является величиной аддитивной (определяется вкладом всех ионов, присутствующих в растворе).

Большее распространение получил косвенный метод — метод кондуктометрического титрования. Селективность кондуктометрии повышается благодаря использованию селективного реагента в качестве титранта. В процессе титрования фиксируют изменение электропроводности раствора как функцию количества добавленного титранта (рис. 5.31). Кривая кондуктометрического титрования представляет собой совокупность линейных участков, пересекающихся в точке эквивалентности (ТЭ). Таким образом, точку эквивалентности находят по пересечению прямых, проведенных через линейные участки кривой титрования.

Основные преимущества метода кондуктометрического титрования перед классическим и потенциометрическим титрованием:

• возможность проводить измерения с высокой точностью даже в очень разбавленных растворах (погрешность определения для 1 • 10-4 М растворов не превышает 2%);

Пример кривой кондуктометрического титрования

Рис. 5.31. Пример кривой кондуктометрического титрования

  • • возможность титрования окрашенных и мутных растворов;
  • • возможность построения кривой титрования при небольшом числе измерений, что сокращает время анализа. Кондуктометрический метод применяют для контроля качества

вод различного происхождения и назначения и технологических растворов. Современные установки для очистки воды снабжаются кондуктометрическими датчиками для измерения %, значение которой служит характеристикой содержания в воде ионизированных растворенных веществ. Метод используется при контроле влажности материалов ввиду высокой степени зависимости удельного электрического сопротивления материала от влажности среды. Принцип измерения электропроводности заложен в детекторах в хроматографии, в частности ионной хроматографии.

Вопросы для самоконтроля к разделу 5.1.5

  • 1. Изложите сущность метода кондуктометрии.
  • 2. Какими показателями характеризуются электропроводящие свойства растворов?
  • 3. Опишите характер взаимосвязи электропроводности раствора с концентрацией вещества в нем.
  • 4. В чем состоит сущность прямых и косвенных методов кондуктометрии?
  • 5. Опишите метод кондуктометрического титрования, получаемые зависимости и способы обработки результатов.
  • 6. Приведите примеры кривых кондуктометрического титрования и поясните их форму.
  • 7. Расскажите об аналитических возможностях метода кондуктометрии.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >