电导分析法课件.ppt

1、电导分析法（补充）一、概 述电导电导：在外电场作用下，电解质溶液中的正负：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。离子以相反的方向移动，这种现象叫电导。定义定义：通过测量电解质溶液的：通过测量电解质溶液的电导值电导值来确定物来确定物质含量的分析方法。质含量的分析方法。影响因素影响因素：电导是电阻的倒数，电导是电阻的倒数，溶液的导电能溶液的导电能力与溶液中力与溶液中正负离子的数目、离子所带的电荷正负离子的数目、离子所带的电荷数、离子在溶液中的迁移速度等数、离子在溶液中的迁移速度等因素有关。因素有关。电导分析的依据电导分析的依据：根据溶液电导的变化来指示：根据溶液电

2、导的变化来指示溶液中离子浓度的变化。溶液中离子浓度的变化。电导分析法的分类电导分析法的分类：电导法和电导滴定法。：电导法和电导滴定法。 电导分析法有极高的灵敏度。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由于溶液的电导并不是某一个离子的特性，性，溶液的电导是存在于溶液中所有各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种离子单独电导的总和，只能测量离子，只能测量离子的总量，而不能的总量，而不能 鉴别和测定某离子及其鉴别和测定某离子及其含量，因此其选择性很差。含量，因此其选择性很差。此方法主要用于监测水的纯度、大气中此方法主要用于监测水的纯度、大气中有害气体（如有害气体（

3、如SO2、CO2和和HF等）以及等）以及某些物理常数的测定等。某些物理常数的测定等。 二、二、电导分析法的基本原理电导分析法的基本原理（一）电导和电导率（一）电导和电导率电解质溶液的电导能力用电导电解质溶液的电导能力用电导G来表示，来表示，电导是电阻电导是电阻R的倒数。服从欧姆定律的倒数。服从欧姆定律LALARG11为电阻率，单位为欧姆厘米为电阻率，单位为欧姆厘米cmA为导体截面积为导体截面积(单位为单位为cm2)L为导体长度为导体长度(单位为单位为cm)为电导率为电导率, 电阻率的倒数电阻率的倒数, 单位西门子每厘米单位西门子每厘米Scm-1单位：西门子单位：西门子S电导率电导率的物理意义的

4、物理意义：相当于长度为：相当于长度为1cm ，截，截面积为面积为1cm2的导体的电导。的导体的电导。对于电解质溶液，其电导率则相当于对于电解质溶液，其电导率则相当于1cm3的的溶液在距离为溶液在距离为1cm的两电极间所具有的电导。的两电极间所具有的电导。对一定的电导电极，面积对一定的电导电极，面积A与电极间距离与电极间距离L一定，一定，L/A为定值，称为为定值，称为电导池常数电导池常数，用，用表示表示LALARG11GRAL1 电导率电导率与电解质溶液的浓度与性质有关。与电解质溶液的浓度与性质有关。（1 1）在一定范围内，离子的浓度愈大，电）在一定范围内，离子的浓度愈大，电导率愈大。导率愈大。

5、（2 2）离子的迁移速度愈快，电导率愈大）离子的迁移速度愈快，电导率愈大（3 3）离子的价数愈高，电导率愈大）离子的价数愈高，电导率愈大当外部条件固定时，对于同一电解质当外部条件固定时，对于同一电解质(2) (2) (3)(3)点是确定的，点是确定的，电导取决于溶液的浓度。电导取决于溶液的浓度。 （二）摩尔电导和无限稀释电导摩尔电导是含有摩尔电导是含有1mol电解质的溶液在距离电解质的溶液在距离1cm的两电极间所具有的电导的两电极间所具有的电导. m摩尔电导规定了电解质的物质的量，而不摩尔电导规定了电解质的物质的量，而不管体积大小管体积大小 摩尔电导与浓度的关系Cm m为摩尔电导Scm2mol

6、-1电解质溶液的摩尔电导均随溶液浓度降低而增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，大，当溶液无限稀释时，摩尔电导达一极限值，此值称为此值称为无限稀释摩尔电导无限稀释摩尔电导，用，用m表示。表示。电解质溶液无限稀释摩尔电导是溶液中所有离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子无限稀释摩尔电导总和。 m=m+m- m+表示正离子无限稀释离子电导表示正离子无限稀释离子电导 m-表示负离子无限稀释离子电导表示负离子无限稀释离子电导 在一定温度和溶剂下，m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。摩尔电导与浓度的关系Cm下面

7、是一些常见离子在水溶液的无限稀释摩尔电导（25C） 2121阳离子阳离子m+阴离子阴离子m-H+349.8OH-197.6Na+50.11Cl-76.34K+73.52Br-78.3Mg2+53.06 SO42-80.0从表中可以看到H+、OH-的m特别大。（三）电导与电解质溶液浓度的关系（三）电导与电解质溶液浓度的关系电极一定，温度一定的电解质溶液，电极一定，温度一定的电解质溶液，m和和均为定值均为定值,所以所以 G=Kc G=Kc仅适用于稀溶液，在浓溶液中，由仅适用于稀溶液，在浓溶液中，由于离子间相互作用，使电解质溶液电离度小于于离子间相互作用，使电解质溶液电离度小于100。m不为常数，不

8、为常数，G与与c不呈线性关系。不呈线性关系。CGm得GCm1和由三、溶液电导的测量电导是电阻的倒数，因此测量电电导是电阻的倒数，因此测量电导实际上就是测量它的电阻。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电导的测量装置包括电导池和电导仪。导仪。应以较高频率的交流电作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为测量电导电源以降低极化效应1电导池电导池 电导池是有两个电导电极构成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电导电极一般由两片平行的铂制成的成的测量电导的铂黑电极，表面积大，电流密度小，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

9、电导率高的溶液。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，这时不宜用烈的吸附作用而出现不稳定现象，这时不宜用光亮铂电极。光亮铂电极。2电导仪电导仪电导仪是用于测量溶液电导的专用仪器，商品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。电桥式和直读式两大类。 若要求用电导率表示，根据下式进行换算若要求用电导率表示，根据下式进行换算GALG四、电导分析法及应用四、电导分析法及应用（一）电导法（一）电

10、导法 直接根据溶液的电导与被测离子浓度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。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，土壤强电解质溶液总浓度的测定，土壤, ,海水的盐度海水的盐度1、水质监测水质监测工业上的锅炉用水及排放的废水、河流、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湖泊，实验室用水等都需要对水的质量指标作监测。指标作监测。水的电导率是反映水质的水的电导率是反映水质的很重要的一

11、个指标很重要的一个指标。它反映了水中电解。它反映了水中电解质的总含量质的总含量可溶性的无机盐类。但可溶性的无机盐类。但一些非导电物质，如有机物、细菌、藻一些非导电物质，如有机物、细菌、藻类及其它悬浮杂质不能在电导率上反映类及其它悬浮杂质不能在电导率上反映出来。出来。 1、水质监测水的类型水的类型自来水自来水普通普通蒸馏水蒸馏水离子离子交换水交换水电导率电导率(/scm-1)5.2610-4（10-4）2.910-6（10-6）510-7（10-7）2大气监测大气监测由各种污染源排放的大气污染气体主要有由各种污染源排放的大气污染气体主要有SO2 、CO、 CO2及及 NXOY等。可利用气体吸收装

12、置，将等。可利用气体吸收装置，将这些气体通过一定的吸收液，利用反应前后电导这些气体通过一定的吸收液，利用反应前后电导率的变化来间接反映气体的浓度率的变化来间接反映气体的浓度.该法灵敏度高，该法灵敏度高，操作简单，并能获得连续读数，因而在环境监测操作简单，并能获得连续读数，因而在环境监测中广泛应用中广泛应用.例：例： 大气中大气中SO2的测定，的测定，SO2气体用气体用H2O2吸收，吸收，SO2被被H2O2氧化为氧化为H2SO4后电导率增加，由此可后电导率增加，由此可计算出大气中计算出大气中SO2的含量。的含量。 SO2 + H2O2 H2SO4 + H2O 可用此法测定大气中可用此法测定大气中

13、HCl、 HF、 CO2等气体。等气体。大气污染物测定大气污染物测定, , 吸吸收后测量电导变化收后测量电导变化（二）电导滴定法（二）电导滴定法电导滴定法是根据滴定过程中电导滴定法是根据滴定过程中溶液电导溶液电导的变化的变化来确定滴定终点，滴定剂与溶液来确定滴定终点，滴定剂与溶液中待测离子反应生成中待测离子反应生成水，沉淀或难离解水，沉淀或难离解的化合物的化合物，使溶液的电导发生变化，而，使溶液的电导发生变化，而在化计点时滴定曲线上出现转折点，指在化计点时滴定曲线上出现转折点，指示滴定终点。示滴定终点。酸碱滴定曲线：酸碱滴定曲线：电导滴定常用于稀酸、弱电导滴定常用于稀酸、弱酸、混合酸等的测定。

14、酸、混合酸等的测定。电导滴定电导滴定1 强酸强碱的滴定强酸强碱的滴定如用NaOH滴定HCl，反应为 H+ + Cl- + Na+ + OH- = Na+ + Cl- +H2O H+Cl- H+余+Na+Cl-+H2O 滴定前 化计点前 Na+Cl-+ H2O Na+ + Cl- +OH- 化计点 化计点后NaOHNaOHNaOH摩尔电导摩尔电导 H+ OH- Na+ 滴定前滴定前, 只有只有H+ 和和Cl-, 随着随着NaOH的加的加入入, Na+不断取代不断取代H+, 溶液的电导不断下溶液的电导不断下降，计量点时，只降，计量点时，只有有Na+和和Cl-，电导，电导最低。化计点后最低。化计点后

15、, 随随着过量着过量NaOH的加入的加入, 溶液中溶液中OH-和和Na+浓浓度增加度增加, 溶液电导也溶液电导也增 加增 加 , 以 电 导 对以 电 导 对NaOH滴定体积作图，滴定体积作图，得电导滴定曲线。得电导滴定曲线。 在滴定过程中，由于滴定剂的加入而使在滴定过程中，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，响和提高方法的准确度，应使用浓度较应使用浓度较大的滴定剂，一般是滴定剂浓度比被滴大的滴定剂，一般是滴定剂浓度比被滴溶液浓度大溶液浓度大10倍。倍。 电导滴定法还可以测定用指示剂法或电电导滴定法还可以测定用指示剂法或

16、电位法无法直接准确测定的相当弱的酸，位法无法直接准确测定的相当弱的酸，例如，硼酸（例如，硼酸（Ka=5.810-10）。）。电导滴定还可应用于沉淀滴定、配位滴电导滴定还可应用于沉淀滴定、配位滴定、氧化还原滴定。定、氧化还原滴定。2.弱酸弱酸(或弱减或弱减)的滴定的滴定如如NaOH滴定弱酸滴定弱酸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，由于滴定反应产物定开始时，由于滴定反应产物A-抑制抑制HA的离解，溶的离解，溶液电导逐渐降低，随着滴定的进行，非电导的弱酸液电导逐渐降低，随着滴定的进

17、行，非电导的弱酸HA转变为导电较好的盐、转变为导电较好的盐、Na+ 、A-。溶液的电导。溶液的电导开始上升，在化计点以后，开始上升，在化计点以后，NaOH过量，使电导增过量，使电导增加迅速，转折点为溶液终点。加迅速，转折点为溶液终点。HAHA余余+Na+A- A-+Na+A- +Na+ OH-滴定前滴定前 化计点前化计点前 化计点化计点 化计点后化计点后2.弱酸弱酸(或弱减或弱减)的滴定的滴定以以NaOH滴定滴定HAc为例为例,反应为：反应为： HAc + Na+ + OH- =Na+ + Ac- + H2O 滴定开始时，电导略有下降，这是由于滴定中滴定开始时，电导略有下降，这是由于滴定中形成弱酸盐的阴离子（形成弱酸盐的阴离子（Ac-）抑制弱酸）抑制弱酸HAc的的电离。通过极小点后溶液电导开始上升，直至电离。通过极小点后溶液电导开始上升，直至计量点，这由于溶液中计量点，这由于溶液中Na+和和Ac-逐渐取代逐渐取代HAc。计量点后由于强碱过量，电导迅速上升。计量点后由于强碱过量，电导迅速上升GVNaOH曲线的转折点为计量点