電導(dǎo)分析法課件

1、關(guān)于電導(dǎo)分析法第一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第十章 電導(dǎo)分析法 Conductometric analysis四、電導(dǎo)分析法及應(yīng)用二、電導(dǎo)分析法的基本原理一、概述三、溶液電導(dǎo)的測量第二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 電導(dǎo)：電解質(zhì)溶液能夠?qū)щ?，是通過溶液中所有離子的遷移運(yùn)動來進(jìn)行的。 在外電場作用下，電解質(zhì)溶液中的正、負(fù)離子以相反的方向移動，這種現(xiàn)象叫電導(dǎo)。一、概述第三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 定義：當(dāng)溶液中離子濃度發(fā)生變化時，其電導(dǎo)也隨之改變。通過測量電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)值來確定溶液中電解質(zhì)濃度的分析方法。 電導(dǎo)分析法的分類： 直接電導(dǎo)法 Direct

2、 conductometry 電導(dǎo)滴定法 conductometric titration概述第四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月特點：儀器及操作簡單易于實現(xiàn)自動分析選擇性很差, 應(yīng)用有限 溶液的電導(dǎo)并不是某一個離子的特性，溶液的電導(dǎo)是存在于溶液中所有各種離子單獨(dú)電導(dǎo)的總和，只能測量離子的總量，而不能 鑒別和測定某離子及其含量。概述第五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月應(yīng)用：監(jiān)測水的純度（測定水體中的總鹽量）大氣中有害氣體（如SO2、CO2和HF等）某些物理化學(xué)常數(shù)的測定生產(chǎn)中某些中間流程的控制及自動分析等。 概述第六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、電導(dǎo)分析法的

3、基本原理電導(dǎo)和電導(dǎo)率conductance(G) 、specific conductance () 導(dǎo)體分類第一類導(dǎo)體：電子導(dǎo)體，它是依靠電子的定向流動導(dǎo)電的，如金屬、某些金屬氧化物、石墨等都是這一類導(dǎo)體。第二類導(dǎo)體：離子導(dǎo)體或電解質(zhì)導(dǎo)體，它是借離子在電極作用下的定向移動進(jìn)行導(dǎo)電的，這類導(dǎo)體包括水或非水溶劑的電解質(zhì)溶液和固體電解質(zhì)。第七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 電子導(dǎo)體的導(dǎo)電能力一般比離子導(dǎo)體要大得多，如金屬銀的導(dǎo)電能力要比硝酸銀溶液的導(dǎo)電能力大106倍。不同電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力也有很大差別。例如，一些有機(jī)溶劑的電解質(zhì)溶液，其導(dǎo)電能力約為以水為溶劑的電解質(zhì)溶液的1/10 為方

4、便起見，第一類導(dǎo)體采用電阻量度物體的導(dǎo)電能力、第二類導(dǎo)體采用電阻的倒數(shù)（即電導(dǎo)）來表明其導(dǎo)電能力。 電導(dǎo)和電導(dǎo)率第八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第一類導(dǎo)體和第二類導(dǎo)體均符合歐姆定律電阻率，單位為歐姆厘米cmA導(dǎo)體截面積(單位為cm2)L導(dǎo)體長度(單位為cm)電導(dǎo)率, 電阻率的倒數(shù), 單位Scm-1。 借助于我們可方便地比較各種電解質(zhì)導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。單位：西門子S電導(dǎo)和電導(dǎo)率第九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月電導(dǎo)率的物理意義：相當(dāng)于長度為1cm ，截面積為1cm2的導(dǎo)體的電導(dǎo)。對于電解質(zhì)溶液，則相當(dāng)于兩電極極板為單位面積，距離為單位長度時溶液的電導(dǎo)（相當(dāng)于1cm3 溶液

5、在距離為1cm的兩電極間所具有的電導(dǎo)-即一定體積溶液的電導(dǎo)）。 電導(dǎo)和電導(dǎo)率第十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月對一定的電導(dǎo)電極，電極面積A與電極間距離L一定，L/A為定值，稱為電導(dǎo)池常數(shù)，用表示電導(dǎo)和電導(dǎo)率第十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電過程是通過離子來進(jìn)行的，因此電導(dǎo)率與電解質(zhì)溶液的濃度和性質(zhì)有關(guān)。（1）在一定范圍內(nèi)，離子的濃度愈大，電導(dǎo)率愈大。（2）離子的遷移速度愈快，電導(dǎo)率愈大（3）離子的價數(shù)愈高，電導(dǎo)率愈大 當(dāng)外部條件固定時，對于同一電解質(zhì) (2) (3) 確定，電導(dǎo)率取決于溶液的濃度。 電導(dǎo)和電導(dǎo)率第十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022

6、年6月2. 摩爾電導(dǎo)率和無限稀釋電導(dǎo)率為方便比較各種電解質(zhì)的導(dǎo)電能力，提出摩爾電導(dǎo)率m摩爾電導(dǎo)率: 含有1 mol電解質(zhì)的溶液在間隔為1cm的兩塊平行的大面積電極之間所具有的電導(dǎo)，稱該溶液的摩爾電導(dǎo)率，用符號表示. mV V為含1mol溶質(zhì)的溶液的體積摩爾電導(dǎo)率規(guī)定了電解質(zhì)的物質(zhì)的量，而不管體積大小 第十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月電導(dǎo)率指一定體積（1cm3）溶液的電導(dǎo)，其中電解質(zhì)的含量可以不同；摩爾電導(dǎo)率是指含有一定量溶質(zhì)（1mol）的溶液的電導(dǎo)，溶液的體積可以不同摩爾電導(dǎo)率和無限稀釋電導(dǎo)率第十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月m 摩爾電導(dǎo)率，單位：Scm2mol-

7、1C 溶液濃度，molL1摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系1000電解質(zhì)溶液的摩爾電導(dǎo)率均隨其濃度的降低而增大 當(dāng)溶液無限稀釋時，摩爾電導(dǎo)率達(dá)一最大極限值，此值稱為無限稀釋摩爾電導(dǎo)率，用m表示。 摩爾電導(dǎo)率和無限稀釋電導(dǎo)率第十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月電解質(zhì)溶液無限稀釋摩爾電導(dǎo)率是溶液中所有離子無限稀釋摩爾電導(dǎo)率總和。 m = m+ + m- m+表示正離子無限稀釋摩爾電導(dǎo)率 m-表示負(fù)離子無限稀釋摩爾電導(dǎo)率 在一定溫度和溶劑下，離子無限稀釋摩爾電導(dǎo)率為一定值。該值在一定程度上反映了某個離子導(dǎo)電能力的大小。它與溶液中共存的其他離子無關(guān)。摩爾電導(dǎo)率和無限稀釋電導(dǎo)率第十六張，PPT共四十五

8、頁，創(chuàng)作于2022年6月從表中可以看到H+、OH-的m特別大。Table 4-1 離子無限稀釋摩爾電導(dǎo)率 25摩爾電導(dǎo)率和無限稀釋電導(dǎo)率第十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3.電導(dǎo)與電解質(zhì)溶液濃度的關(guān)系電極一定，溫度一定的電解質(zhì)溶液，m和均為定值，所以 G=Kc即電導(dǎo)與電解質(zhì)溶液濃度成正比，此即電導(dǎo)分析的理論基礎(chǔ)。注意：G=Kc僅適用于稀溶液，在濃溶液中，由于離子間相互作用，使電解質(zhì)溶液電離度小于100。m不為常數(shù)，G與c不呈線性關(guān)系。第十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三、溶液電導(dǎo)的測量溶液電導(dǎo)的測量實際上就是測量其電阻。電導(dǎo)的測量裝置包括電導(dǎo)池和電導(dǎo)儀。 測量時應(yīng)以

9、交流電作為電源，不能使用直流電。直流電通過電解質(zhì)溶液時，會發(fā)生電解作用，使溶液中組分的濃度發(fā)生變化，溶液電導(dǎo)隨之而變；同時由于兩極上的電極反應(yīng)，產(chǎn)生反電動勢，影響測定。 一般可用頻率50Hz的交流電，對于測量低電阻試液時，為防止極化現(xiàn)象，宜采用頻率為10002500Hz的高頻電源。第十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1電導(dǎo)池 電導(dǎo)池含有兩個電導(dǎo)電極 兩片平行的鉑片制成為了提高測量的靈敏度，常采用鉑黑電極，其表面積大，電流密度小，極化作用也就小，用于測量電導(dǎo)率高的溶液（10Scm-1）。在測量低電導(dǎo)率的溶液時，鉑黑對電解質(zhì)有強(qiáng)烈的吸附作用而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，這時宜用光亮鉑電極。溶液電導(dǎo)

10、的測量第二十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2電導(dǎo)儀 電導(dǎo)儀是用于測量溶液電導(dǎo)的專用儀器，商品電導(dǎo)儀的型號有很多，根據(jù)其作用可分為平衡電橋式和直讀式兩大類。 若要求測量結(jié)果用電導(dǎo)率表示，根據(jù)下式進(jìn)行換算 一般是測定已知電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)，采用上式求得溶液電導(dǎo)的測量第二十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月溶液電導(dǎo)的測量第二十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 待測溶液置于有兩個鉑電極的電導(dǎo)池中，電阻為Rx。通電，調(diào)節(jié)R1/R2和R3（精密可調(diào)電阻)至電橋平衡，使示波器讀數(shù)為0 ，則 Rx=R3R1R2溶液電導(dǎo)的測量惠斯登平衡電橋法第二十三張，PPT共四十五

11、頁，創(chuàng)作于2022年6月常用的電導(dǎo)儀一般采用電阻分壓原理，電路如右圖RxE和Rm為恒定值, 通過測量Em即可得到被測電阻Rx值。 Em訊號經(jīng)放大檢波后，由直流電表直接指示出電導(dǎo)值。溶液電導(dǎo)的測量Em=Rm E(Rm+Rx)第二十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3.影響電導(dǎo)測量的因素(1) 溫度的影響 溫度升高, 粘度降低, 電導(dǎo)增大。 每升高1度，約增加2%(2) 溶劑的影響 25 C 蒸餾水電導(dǎo)率：0.81.0 S cm-1 進(jìn)一步純化后電導(dǎo)率： 0.030.06 S cm-1溶液電導(dǎo)的測量第二十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月四、電導(dǎo)分析法及應(yīng)用（一）直接電導(dǎo)法 直

12、接根據(jù)溶液的電導(dǎo)與被測離子濃度的關(guān)系來進(jìn)行分析的方法，叫做直接電導(dǎo)法。主要應(yīng)用于：水質(zhì)純度的鑒定;生產(chǎn)中某些中間流程的控制及自動分析；強(qiáng)電解質(zhì)溶液總濃度的測定：土壤，海水的鹽度；大氣污染物測定：監(jiān)測酸雨用作色譜法的檢測器食品分析中的應(yīng)用第二十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1、水質(zhì)監(jiān)測 工業(yè)上的鍋爐用水及排放的廢水、河流、湖泊，實驗室用水等都需要對水的質(zhì)量指標(biāo)作監(jiān)測。 水的電導(dǎo)率是反映水質(zhì)的很重要的一個指標(biāo)。它反映了水中電解質(zhì)的總含量可溶性的無機(jī)鹽類。 但一些非導(dǎo)電物質(zhì)，如有機(jī)物、細(xì)菌、藻類及其它懸浮雜質(zhì)不能在電導(dǎo)率上反映出來。 直接電導(dǎo)法第二十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于202

13、2年6月水的類型自來水普通蒸餾水離子交換水電導(dǎo)率(/scm-1)5.2610-4（10-4）2.910-6（10-6）510-7（10-7）電導(dǎo)率作為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)監(jiān)測第二十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月董慧茹主編儀器分析23頁圖213水質(zhì)監(jiān)測第二十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月計算純水在25時的電導(dǎo)率和電阻率。（ =5.4710-8 Scm-1）水質(zhì)監(jiān)測第三十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 合成氨中一氧化碳與二氧化碳的自控監(jiān)測 在合成氨的生產(chǎn)流程中，必須監(jiān)控一氧化碳和二氧化碳的含量。因為當(dāng)其超過一定限度時，便會使催化劑鐵中毒而影響生產(chǎn)的進(jìn)行。在實際生

14、產(chǎn)過程中，可采用電導(dǎo)法進(jìn)行監(jiān)測。 由于CO3 2-的摩爾電導(dǎo)比OH-小的多，所以電導(dǎo)液的電導(dǎo)值將發(fā)生顯著變化，由其變化值可求出氣樣中一氧化碳與二氧化碳的含量。直接電導(dǎo)法第三十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3大氣監(jiān)測直接電導(dǎo)法 由各種污染源排放的大氣污染氣體主要有SO2 、CO、 CO2及 NXOY等?？衫脷怏w吸收裝置，將這些氣體通過一定的吸收液，利用反應(yīng)前后電導(dǎo)率的變化來間接反映氣體的濃度。該法靈敏度高，操作簡單，并能獲得連續(xù)讀數(shù)，因而在環(huán)境監(jiān)測中廣泛應(yīng)用。第三十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月例： 大氣中SO2的測定。 SO2氣體用H2O2吸收，SO2被H2O2氧

15、化為H2SO4后電導(dǎo)率增加，由此可計算出大氣中SO2的含量。 SO2 + H2O2 H2SO4 + H2O 可用此法測定大氣中HCl、 HF、 CO2等氣體。大氣監(jiān)測第三十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月直接電導(dǎo)法4. 物理化學(xué)常數(shù)測定(1) 電離度與平衡常數(shù)的測定HAc H+ + Ac-c(1-) c c 如果在醋酸濃度為c時測得溶液的摩爾電導(dǎo)為m，假設(shè)濃度為c的醋酸全部電離時的摩爾電導(dǎo)為d，則電離度：弱電解質(zhì)在無限稀釋條件下是完全電離的，因此，如果忽略無限稀釋時和濃度為c時的活度系數(shù)的差別，則：第三十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月其中物理化學(xué)常數(shù)測定 計算題：已知

16、在25時0.0500molL-1 CH3COOH的電導(dǎo)率為3.6810-4Scm-1。計算乙酸的電離度及解離常數(shù)。0Ac-40.9Scm2mol-1第三十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月5. 食品分析中的應(yīng)用檢驗牛奶摻假檢驗雞蛋的新鮮度快速檢測地溝油 直接電導(dǎo)法第三十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月6.色譜檢測器 原理: 電導(dǎo)池里含有能吸收氣體形成離子溶液或沉淀的物質(zhì)，常使用雙電導(dǎo)池，其一為參比池，不通氣體；另一為檢測池，通過氣體，根據(jù)兩池的電導(dǎo)之差來測定氣體含量。直接電導(dǎo)法第三十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）電導(dǎo)滴定法 電導(dǎo)滴定法是根據(jù)滴定過程中溶

17、液電導(dǎo)的變化來確定滴定終點的分析方法。 滴定劑與溶液中待測離子反應(yīng)生成水，沉淀或難離解的化合物，使溶液的電導(dǎo)發(fā)生變化，而在化學(xué)計量點時滴定曲線上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，指示滴定終點。電導(dǎo)分析法及應(yīng)用電導(dǎo)滴定常用于稀酸、弱酸、混合酸等的測定。第三十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸如用NaOH滴定HCl，反應(yīng)為 H+ + Cl- + Na+ + OH- = Na+ + Cl- +H2O H+Cl- H+余+Na+Cl-+H2O 滴定前 化計點前 Na+Cl-+ H2O Na+ + Cl- +OH- 化計點 化計點后NaOHNaOHNaOH電導(dǎo)滴定法第三十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于

18、2022年6月電導(dǎo)滴定法 滴定前, 只有H+ 和Cl-, 隨著NaOH的加入, Na+不斷取代H+, 溶液的電導(dǎo)不斷下降，計量點時，只有Na+和Cl-，電導(dǎo)最低。化計點后, 隨著過量NaOH的加入, 溶液中OH-和Na+濃度增加, 溶液電導(dǎo)也增加, 以電導(dǎo)對NaOH滴定體積作圖，得電導(dǎo)滴定曲線。第四十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 注意： 在滴定過程中，由于滴定劑的加入而使溶液不斷稀釋，為了減小稀釋效應(yīng)的影響和提高方法的準(zhǔn)確度，應(yīng)使用濃度較大的滴定劑，一般滴定劑濃度比被滴溶液濃度大10倍。 電導(dǎo)滴定法第四十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 電導(dǎo)滴定法一般用于酸堿滴定和沉淀滴定, 但不適用于氧化還原滴定和絡(luò)合滴定，因為在氧化還原或絡(luò)合滴定中，往往需要加入大量其它試劑以維持和控制酸度，所以在滴定過程中溶液電導(dǎo)的變化就不太顯著，不易確定滴定終點。電導(dǎo)滴定法第四十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.強(qiáng)堿滴定弱酸以NaOH滴定HAc為例，反應(yīng)為： HAc + Na+