МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ВОДНОГО ГОСПОДАРСТВА ТА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ КАФЕДРА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ ТА АВТОМАТИКИ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання лабораторної роботи № 3 “Дослідження бінарного середовища кондуктометричним методом” з курсу “Спеціальні вимірювальні прилади і системи в хімічній технології.” Рівне 2006Лабораторна робота № 3 Тема роботи: Дослідження бінарного середовища кондуктометричним методом. Мета роботи: Вивчити фізичні основи кондуктометрії, ознайомитися з основними принципи вимірювання електропровідності розчинів та вимірювальними схемами кондуктометричних концентратомірів. Вивчити будову і принцип дії кондуктометрів типу LM-302 та ЛК-563М. За допомогою зразкового стаціонарного кондуктометра LM-302 побудувати калібрувальний графік для переносного кондуктометра ЛК-563М, визначити параметри лінійного калібрувального графіка (y = a + bx). Застосувати кондуктометра ЛК-563М для вимірювання електропровідності водних розчинів електролітів. Теоретичні відомості Фізичні основи кондуктометрії Метод вимірювання електричної провідності розчинів електролітів (кондуктометрія) широко використовують у лабораторній та виробничій практиці для хімічного аналізу, фізико-хімічних досліджень і автоматичного контролю за станом розчинів електролітів. При розчиненні електроліти дисоціюють з утворенням іонів (додатньо заряджені – катіони; від’ємно - аніони). Однією з кількісних характеристик цього процесу є ступінь дисоціації α, що визначається відношенням числа молекул n, які розпалися на іони, до загального числа розчинених молекул N (іонізованих п і неіонізованих п( ):
(1) У залежності від значення ( речовини підрозділяють на неелектроліти, сильні і слабкі електроліти. Так, якщо речовина не дисоціює, тобто α = 0, то вона не є електролітом. Якщо α наближається до одиниці, то розчин є сильним електролітом. Для слабких електролітів 0< α <<1. За рахунок наявності іонів розчини отримують здатність проводити електричний струм. Для оцінки електропровідності різноманітних речовин Кольрауш увів поняття еквівалентної електропровідності, яка визначається як електропровідність розчину, який містить 1 грам-еквівалент речовини на 1 см3 розчину,
(2) λ – еквівалентна електропровідність розчину; η – еквівалентна концентрація розчиненої речовини, (г-екв/см3); χ – питома електропровідність розчину, (ом-1см-1). Ступінь дисоціації α можна виразити через еквівалентні провідності:
(3) λ0 – гранична еквівалентна електропровідність розчину при нульовий концентрації (безконечному розбавленні). Для деякого електроліту, який дисоціює за схемою АВ ↔ А+ + В-, гранична еквівалентна електропровідність дорівнюватиме сумі граничних еквівалентних електропровідностей іонів, на які він дисоціює:
(4) λ0А+ , λ0В- – граничні еквівалентні іонні провідності; VK, VA – рухливості іонів (катіонів та аніонів) при безконечному розбавленні, тобто швидкість їх переміщення в електричному полі з градієнтом напруженості 1 В/см, виражена в см/с. Об’єднавши вирази (3) та (4) отримуємо залежність еквівалентної електропровідності електроліту від рухливостей іонів і ступеня дисоціації:
(5) У загальному вигляді залежність між питомою електропровідністю розчину, природою розчиненого електроліту та його концентрацією визначається законом Кольрауша:
(6) На рис.1. показана залежність питомої електропровідності від концентрації, що характерна для більшості електролітів. При збільшенні концентрації розчину його питома електропровідність спочатку різко зростає, досягаючи деякого максимального значення, а потім зменшується. Отже, для отримання однозначної залежності між концентрацією і електропровідністю вимірювання необхідно виконувати в межах концентрацій, що розміщені по одну сторону від максимуму. Оскільки ліві частини кривих мають більшу крутизну, то в цій області кондуктометричний метод матиме найбільшу чутливість. Крім цього як справа так і зліва від максимуму залежності близькі до ...