基本概念
导体导电能力的大小常以电阻(R)或电导(G)表示,电导是电阻的倒数 :
(1)
电阻、电导的SI单位分别是欧姆(Ω)、西门子(S),显然1S=1Ω-1 。
导体的电阻与其长度(L)成正比,而与其截面积(A)成反比 :
(2)
式中,为比例常数,称电阻率或比电阻。根据电导与电阻的关系,容易得出 :
k 称为电导率,是长1m、截面积为1m2导体的电导,SI单位是西门子每米,用符号S·m-1。对于电解质溶液来说,电导率是电极面积为1m2,且两极相距1m时溶液的电导。
电解质溶液的摩尔电导率()是指把含有1mol的电解质溶液置于相距为1m的两个电极之间的电导。溶液的浓度为C ,通常用mo1·L-1表示,则含有1mo1电解质溶液的体积为 ,此时溶液的摩尔电导率等于电导率和溶液体积的乘积:
(3)
摩尔电导率的单位是S·m2·mol-1。摩尔电导率的数值通常是测定溶液的电导率,用上式计算得到。
测定电导率的方法是用两个电极插入溶液,测出两极间的电阻Rx。对于一个电极而言,电极面积A与间距L都是固定不变的,因此L/A是常数,称电极常数,以Q表示。根据式1和式2得:
(4)
由于电导的单位西门子太大,常用毫西门子(mS)、微西门子(mS)表示。它们间的关系是1S=103mS=106mS 。
(5)
式中,Rx——液体电阻;Rm——分压电阻。
由式(5)可见,当V、Rx和Q均为常数时,电导率k的变化必将引起Vm作相应的变化,所以测量Vm的大小,也就测得溶液电导率的数值。
DDSJ—308型电导率仪的使用
DDSJ—308型电导率仪可精确测定水溶液的电导率和温度,也可用于测量纯水的纯度。
1.仪器的结构
仪器由DY—1型电源,测试部分、电极组成。仪器面板的右下方有10个功能键
(1) 设置键 用于设置电极常数Q、温度系数a;
(2) 确认键 用于确认当前的操作状态以及操作数据;
(3) ▲键、▼键 上行、下行键 用于调节参数或功能之间的翻转;
(4) 标定键 用于标定电极常数;
(5) 取消键 用于从设置状态返回到测量状态。
其余键在实验中不用,故不作介绍。
仪器后面的面板上,从左至右安装有电源插座,测量电极插座,温度传感器插座等。
2.电极的选择
应根据待测液的电导率范围选择相应的电极。电导率范围与对应电极常数如下 :
电导率范围(mS/cm) | 电极常数(cm-1) |
0.05~20 | 0.01 |
1~200 | 0.1 |
10~10000 | 1 |
100~2×105 | 10 |
当电导率≥20000mS/cm时,一定要用常数为10的电极。
3.仪器的使用
(1)测量
① 将电源插头插入仪器插座,电导电极插头的豁口对插座的豁口后插上,插入温度电极插头。用纯水冲洗电导电极,但不能碰黑色的铂黑部分。再用待测液冲洗3次,取少许被测液在小烧杯中,用滴管取被测液洗电导电极,荡洗烧杯后倒去洗涤液;再取少许被测液,洗第二次;重复洗第三次。用纯水洗温度电极,用吸水纸吸干。取待测液后,将电极浸入被测溶液中。
② 接上电源,仪器先显示仪器型号DDSJ,片刻后,直接进入测量状态,闪烁标记指向测量,因出厂时设定电极常数为1.00,温度系数为0.020,如不需要改变参数,即可测量。显示屏上排数据为所测溶液折算成25℃时的电导率值,单位为每厘米毫西门子,下排数据为所测溶液的温度值。
(2)设置电极常数Q
按下设置键 闪烁标记指向设置,表示当前为设置状态,按上行或下行键,可在E-5(表示常数设置)、L-5(对打印的序号设置)、P-5(打印机装置)之间翻转,现在需E-5的功能,按下确认键,仪器进入常数设置功能部分 :
第一步 选择电极常数的档次 左上标记指向电极常数,表示当前状态为设置电极常数的档次,上排数据显示上一次设置的电极常数档次1.00。用▲或▼键可以正或反方向地在0.01、0.1、1.00、5.00、10.00各档间翻转,当需改变某一档电极常数时,按下确认键,仪器将自动记忆当前的档次值后转入第二步调节电极常数。如不改变档次,按设置键,仪器也转入第二步,但不存贮当前的档次值,而显示上一次的电极常数。
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