7.2.1 Электродные кондуктомеры

 

В общем случае электродный кондуктометр - это две погруженные в жидкость пластины (электроды), сопротивление раствора Rx между которыми связано с удельной электропроводностью

                                                ,                                            (7.2)  где  l, S– расстояние между электродами и их площадь;

k- постоянная первичного преобразователя (датчика).

         Постоянная первичного преобразователяопределяется путем градуировки по образцовым растворам с известной электропроводностью.

          Измерительные мосты, используемые для измерения сопротивления первичного преобразователя электропроводности, питаются переменным током. При использовании постоянного тока происходит поляризация электродов, образуется противодействующая ЭДС  и возрастает сопротивление раствора.

         Платиновые электродыобладают минимальным поляризационным сопротивлением и их применяют в лабораторных кондуктомерах при измерениях повышенной точности.Электроды промышленных кондуктомероввыполняются из нержавеющей стали.

          При питании датчиков переменным током влияние поляризации электродов на результат измерения снижается по мере возрастания частоты f. Датчики промышленных кондуктомеров питаются переменным током f=50Гц, в лабораторных кондуктомерах f=1¸2кГц от звуковых генераторов. Но при питании переменным током между электродами помимо активного сопротивления возникает и емкостное сопротивление, зависящее от диэлектрической проницаемости раствора. Этот комплексный характер сопротивления учитывается введением в одно из прилежащих плеч моста комплексного сопротивления.

         Электродные преобразователидля промышленности разделяются намагистральные, погружные и проточные.

Магистральныепреобразователи вводятся непосредственно в трубопровод, по которому течет анализируемый раствор.Погружные преобразователиопускаются в резервуар с контрольной жидкостью. Черезпроточный преобразовательпротекает проба анализируемого раствора.

          Кондуктомер АК-310 имеет диапазон измерения 0-1, 0-10, 0-100 мкСм/см и выходной токовый сигнал 0-5 мА при предельной погрешности  ±5%.

  К числу распространенных анализаторов жидкости относятся кондуктомеры серии КК, которые содержат как 2-х и 4-х электродные преобразователи, так и безэлектродные. Диапазон измерения от 10до 1См/см при диапазоне работы t°=25±15°С и предельной основной погрешности ±2,5%.

К недостаткамэлектродных кондуктометров относятся  поляризация и загрязнение электродов продуктами электрохимических реакций, протекающих на их поверхности, а также веществами, находящимися в растворах. Необходимо их периодическая механическая или химическая очистка и отмывка.

 

7.3 Потенциометрический метод анализа растворов

 

При погружении металлического электрода в раствор на его поверхности возникает потенциал, зависящий от активной концентрации ионов этого металла в растворе. Возникновение потенциала обусловлено переходом ионов металла в раствор. В состоянии равновесия поверхностный потенциал обеспечивает выравнивание скоростей анодного и катодного процессов, связанных с переходом ионов металла в раствор и из раствора в электрод. Измерение поверхностного потенциала электрода позволяет судить о концентрации соответствующих ионов в растворе.

  Для равновесного поверхностного потенциала Е необходимо замкнуть электрическую цепь, вводя в раствор второй электрод, называемый вспомогательным или электродом сравнения. Потенциал этого электрода в процессе измерения должен оставаться постоянным.

         Если вспомогательный электрод – платиновый водородный, который принят в качестве нормального, то равновесные потенциалы электродов являются измеренными по, так называемой, водородной шкале и  считаются нормальными.

        Активная концентрация ионов в растворах выражается в единицах десятичного логарифма    

                                              ,                                                      (7.3)

где а- активная концентрация ионов водорода в растворе.

Аналогично:  pNa = -lg a

Отсюда, измерительные приборы называютсяpH-метрамииpNa-метрами.

         Чистая вода – нейтральное вещество, слабо диссоциирующее с образованием ионов водорода Н+ и гидроксила ОН.

При t°=22°С константа диссоциации воды

                                     К= аа=10,

отсюда

                                     а= а== 10,

значит,   pH = 7.

При растворении в воде кислот повышается концентрация ионов водорода Н, значит,рН снижается. При растворении в воде щелочей уменьшается а, отсюда,рН возрастает.

         Таким образом, отклонение рН в водных растворах от 7 в ту или другую сторону характеризует меру ихкислотных или щелочных свойств.

Для раствора аммиака:  рН = 0¸32,7.

Для муравьиной кислоты:  рН = 0¸6,13.