7.2.5 Кондуктометрия
Кондуктометрия основана на измерении электропроводности растворов. Этот метод широко применяется в производстве и лабораторной практике. В электрохимической промышленности электропроводность играет большую роль при составлении энергетических и тепловых балансов электролизеров и химических источников тока, так как на ее основе можно сделать рациональный выбор состава раствора электролита, при котором электропроводность раствора достаточно велика и непроизводительные затраты энергии минимальны. Кондуктометрия позволяет автоматизировать контроль производства в ряде отраслей промышленности, имеющих дело с растворами электролитов или расплавами, определять содержание солей в различных растворах при испарении воды, что имеет, например, значение для контроля качества воды и других жидких сред.
7.2.5.1 Измерение электропроводности
Для измерения электропроводности растворов используются мосты сопротивления, питаемые переменным током. Схема такого моста представлена на рисунке.
Источником переменного тока обычно служит высокочастотный генератор. При проведении измерений перемещают скользящий контакт К по проволоке до достижения минимума тока, проходящего через нуль-инструмент. В момент компенсации между сопротивлениями плеч моста существует зависимость RR2 = RxR1 , т. е. Rx = .
7.2.5.2 Применение кондуктометрии
При помощи кондуктометрии можно определять ряд физико-химических величин электролитов:
1.Степень диссоциации электролитов
=
.
2. Константа диссоциации электролита
К
=
С.
3.Определение произведения растворимости (пр) труднорастворимых соединений (электролитов).
Из закона действующих масс следует, что для насыщенного раствора сильного электролита Кm Аn:
KmAn = mK+ + n A-
можно написать
[K+]m[A-]n = k[KmAn] = ПР.
В случае бинарного электролита, диссоциированного нацело
[K+]
= [A-]
=
=С,
где С - растворимость данной соли в моль/л.
Измеряют электропроводность раствора, находящегося в равновесии с осадком малорастворимого сильного электролита. Зная подвижность ионов + и -, на которые диссоциирует труднорастворимая соль в сильноразбавленном растворе, и, определив экспериментально удельную электропроводность раствора, можно вычислить растворимость электролита.
С = 1000;
С = 1000(-Н2О)/(++-).
4.Кондуктометрическое титрование
Этот метод позволяет определить эквивалентную точку при титровании
по измерению электропроводности. Изменение электропроводности при кондуктометрическом титровании связано с тем, что в ходе реакции образуются малодиссоциированные или малорастворимые соединения. Чувствительность кондуктометрического титрования зависит от разности в подвижностях связываемых и появляющихся ионов, причем она будет тем выше, чем больше эта разница. В связи с тем, что подвижность ионов Н+ и ОН- значительно превышают подвижности других ионов, кондуктометрическое титрование наиболее целесообразно применять для кислотно-основного титрования
На рисунке показано изменение удельной электропроводности при титровании раствора сильной кислоты раствором сильного основания, например, соляной кислоты раствором КОН по реакции
HCl + KOH = KCl + H2O,
или в ионной форме
H+ + Cl- + K+ + OH- = H2O + K+ + Cl-.
По достижении эквивалентной (нейтральной) точки В, где электропроводность раствора имеет минимальное значение, снова наступает увеличение электропроводности, так как в раствор дополнительно продолжают поступать ионы калия и гидроксила.