2.3. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ (ОФС 42-0079-08)

Электропроводность, электрическая проводимость – способность тела пропускать электрический ток под воздействием электрического поля, а также физическая величина, количественно характеризующая эту способность. Ток определенной силы (I), протекающий через проводник, прямо пропорционален приложенному напряжению U и обратно пропорционален сопротивлению R проводника:

Электропроводность (ранее называемая удельной электропроводностью) раствора (κ) является обратной величиной удельного сопротивления. Удельное сопротивление () определяется как физическая величина, равная электрическому сопротивлению цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения. Обычно удельное сопротивление выражают в Ом·см или Ом·м. Сопротивление R (Ом) проводника поперечным сечением S (см²) и длиной L (см) представлено уравнением:

Таким образом,

или ,

где отношение L/S представляет собой идеальную константу ячейки.

Единицей электропроводности в международной системе является cименс (См). На практике электропроводность раствора выражается в сименсах на сантиметр⁻¹ (См·см⁻¹). Единицей сопротивления в международной системе является ом-метр (Ом·м). Если нет других указаний, температура, установленная для выражения электропроводности или сопротивления, равна 25 °С.

Аппаратура и методика, описанные ниже, применимы для лабораторных измерений электропроводности с величиной более 10 мкСм·см⁻¹. Измерение электропроводности воды описано в соответствующих фармакопейных статьях.

Аппаратура

Используемая аппаратура (измеритель электропроводности или сопротивления) измеряет сопротивление слоя жидкости между электродами погруженного измерительного устройства (ячейка электропроводности). Используют переменный ток, чтобы избежать влияния поляризации электрода. Аппаратура снабжена измерителем температуры и температурным компенсатором.

Ячейка электропроводности состоит их двух параллельно расположенных электродов (например, платиновых, покрытых платиновой чернью, или из нержавеющей стали), каждый имеющий поверхность S, на расстоянии друг от друга L. Оба электрода обычно впаяны в стеклянную трубку. Могут быть использованы другие типы электродов.

Методика

Определение постоянной ячейки

Ячейку электропроводности выбирают таким образом, чтобы она соответствовала свойствам и электропроводности испытуемого раствора. Чем больше ожидаемая электропроводность, тем более высокое значение постоянной ячейки должно быть выбрано (низкое сопротивление). Обычно используемые ячейки электропроводности имеют постоянные порядка 0,1 см⁻¹, 1 см⁻¹ и 10 см⁻¹. Используют сертифицированные стандарты, например, раствор калия хлорида, концентрация которого соответствует измерению. Значение электропроводности сертифицированного стандарта сравнения должно быть близким к ожидаемому значению электропроводности испытуемого раствора. Могут использоваться другие сертифицированные стандарты особенно для ячеек, имеющих постоянную около 0,1 см⁻¹. Ячейку электропроводности несколько раз промывают дистиллированной водой и два раза стандартным раствором, используемым для определения постоянной ячейки электропроводности. Измерение сопротивления ячейки электропроводности проводят, используя сертифицированный стандарт при температуре (25 ± 0,1) °С. Постоянная ячейки К_яч (см⁻¹) зависит от геометрии ячейки электропроводности и определяется уравнением:

К_яч =R₀ × κ₀ ,

где: R₀ – измеренное сопротивление стандартного раствора, в мега-омах;

κ₀ – электропроводность стандартного раствора, мкСм·см⁻¹

Измеренная постоянная ячейки электропроводности К_яч должна быть в пределах 5 % от указанного значения.

Если определение постоянной ячейки проводят при температуре, которая отличается от указанной для стандарта, значение электропроводности может быть вычислено по уравнению:

где: κ_T – величина электропроводности при другой температуре;

– величина электропроводности стандартного раствора;

T – температура, установленная при калибровке, °С;

T₀ – температура, указанная для стандартного раствора, °С;

α – температурный коэффициент для значения электропроводности стандартного раствора (для калия хлорида α = 0,021)

Определение электропроводности испытуемого раствора

После калибровки аппаратуры сертифицированным стандартным раствором ячейку электропроводности промывают несколько раз дистиллированной водой и два раза испытуемым раствором. Проводят последовательные измерения, как указано в частной фармакопейной статье.