物理化学实验：溶液电导率的测定

溶液电导率的测定

一、实验目的

1、掌握电导率的含义。

2、掌握电导率测定水质意义及其测定方法。

二、实验原理

电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。纯水的电导率很小，当水中含有无机酸、碱、盐或有机带电胶体时，电导率就增加。电导率常用于间接推测水中带电荷物质的总浓度。水溶液的电导率取决于带电荷物质的性质和浓度、溶液的温度和粘度等。

电导率的标准单位是S/m(即西门子/米)，一般实际使用单位为mS/m，常用单位µS/cm(微西门子/厘米)。单位间的互换为1mS/m=0.01mS/cm=10µS/cm。

新蒸馏水电导率为0.05-0.2mS/m，存放一段时间后，由于空气中的二氧化碳或氨的溶入，电导率可上升至0.2-0.4mS/m；饮用水电导率在5-150mS/m之间；海水电导率大约为3000mS/m：清洁河水电导率为10mS/m。电导率随温度变化而变化，温度每升高1℃，电导率增加约2％，通常规定25℃为测定电导率的标准温度。

由于电导率是电阻的倒数，因此，当两个电极(通常为铂电极或铂黑电极)插入溶液中，可以测出两电极间的电阻R。根据欧姆定律，温度一定时，这个电阻值与电极的间距L(cm)成正比，与电极截面积A(cm2)成反比，即：R＝ρ×L/A。

由于电极面积A与间距L都是固定不变的，故L/A是一个常数，称电导池常数(以Q表示)。比例常数ρ叫做电阻率。其倒数1/ρ称为电导率，以K表示。

S＝1/R＝1/(ρ×Q), S表示电导率，反映导电能力的强弱。所以，K＝QS

或K＝Q/R。

当已知电导池常数，并测出电阻后，即可求出电导率。

三、仪器与试剂

1、仪器：

（1）电导率仪：误差不超过1％

（2）温度计：0-100℃

（3）恒温水浴锅：25±0.2℃

（4）100ml烧杯

2、试剂：

纯水(电导率小于0.1mS／m)、待测溶液

四、实验步骤

1、接通电导率仪电源，预热约10min。

t——测定时溶液品温度（℃）。

六、思考题

1、如何对仪器进行校准？

答：将“选择”开关量程选择开关旋钮指向“检查”，“常数”补偿调节旋钮指向“1”刻度线，“温度”补偿调节旋钮指向“25”度线，调节“校准”调节旋钮，使仪器显示100.0μS/cm，至此校准完毕。

2、电导率与那些因素直接相关？

答：（1）温度：电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的增高而降低。半导体的电导率随着温度的增高而增高。在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率，必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性，时常可以表达为，电导率对上温度线图的斜率。

（2）掺杂程度：固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度，或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净，电导率越低（电阻率越高）。水的电导率时常以电导系数来纪录；电导系数是水在25°C 温度的电导率。

（3）各向异性：有些物质会有异向性 (anisotropic) 的电导率，必需用 3 X 3 矩阵来表达（使用数学术语，第二阶张量，通常是对称的）。