5. Кондуктометрический метод анализа

Кондуктометрический метод анализа или кондуктометрия основана на измерении электропроводности растворов.

Электропроводность g – это величина обратная сопротивлению R.

Удельная электропроводность представляет собой электропроводность 1 см³ раствора, находящегося между параллельными электродами, площадью 1 см² каждый, расположенными на расстоянии 1 см.

Молярная электропроводность – это электрическая проводимость раствора, содержащего 1 моль вещества, если раствор помещен между двумя параллельными электродами, расположенными на расстоянии 1 см.

Для решения задач рекомендуем использовать таблицу основных величин, применяемых в кондуктометрии (см. таблицу).

Основные величины, используемые в кондуктометрии

№ п/п	Наименование величины	Обозна­чение	Размерность	Расчетные формулы
1	Электрическое сопротивление	R	Ом	;
2	Сила тока	I	A
3	Электрическое напряжение	U	B
4	Длина проводника	L	см
5	Площадь поперечного сечения	S	см^2
6	Удельное электрическое сопротивление		Ом см
7	Электропроводность	g	Ом^–1
8	Удельная электропроводность		Ом^–1 см^–1	=
9	Молярная электропроводность		см^2Ом^–1моль^–1	= /С
10	Объем раствора	V	л = 10^3 см^3мл = 1 см^3
11	Концентрация раствора	С	моль/л (М)	С =

Пример 1

Сопротивление 0,1 н. раствора хлорида калия в ячейке с электродами площадью 1,2 см² и расстоянием между ними 1,0 см, равно 21,5 Ом. Определите удельную и молярную электрическую проводимости.

Решение: 1. Определяем электропроводность раствора:

Ом^–1.

2. Определяем удельную электропроводность раствора:

Ом^–1см^–1.

3. Определяем молярную электропроводность раствора:

Пример 2

Определить удельную и молярную электропроводности 0,04 М раствора нитрата серебра в ячейке с круглыми электродами диаметром 1,2 см и расстоянием между ними 1,5 см. К ячейке приложено напряжение 0,6 В. Сила тока 5 мА.

Решение: для определения удельной электропроводности воспользуемся формулой:

.

Рассчитаем площадь электрода:

Рассчитаем сопротивление проводника:

120 Ом.

Подставим величины l, S и R в формулу:

Ом^–1см^–1.

Определяем молярную электропроводность:

где С – концентрация раствора, моль/см³.

6. Кулонометрический метод анализа

Кулонометрический метод анализа основан на законе Фарадея, согласно которому количество прореагировавшего вещества прямо пропорционально количеству электричества, прошедшего через электрохимическую систему.

Математическая запись закона Фарадея:

где К – электрохимический эквивалент, г/Кл; m – масса вещества, участвующего в электрохимических превращениях на электроде, г; Q – количество электричества, Кл; Q = It (где I – ток, А; t – время, с); М_эк – молярная масса эквивалента, г/моль; М_эк = М_А/n (где М_А – молярная масса атома элемента, г/моль; n – валентность элемента); F – постоянная Фарадея; F = 96500 Кл/моль-экв. = 26,8 Ач/моль-экв.

Пример

При кулонометрическом титровании 10 мл бихромата калия раствором, содержащим железо (II), на восстановление потребовалось 25 минут, при силе тока 100 мА. ОпределитеС_эк раствора бихромата калия.

Решение: 1. Определяем количество электричества:

Q = It = 25 60 0,1 = 150 Кл;

2. Определяем количество эквивалентов K₂Cr₂O₇

96500 Кл – 1 моль-экв

150 Кл – х х = 150/96500 = 0,0015 моль-экв.

3. Определяем С_эк раствора

0,0016 моль-экв – 10 мл

С_эк – 1000 мл С_эк = 0,16 моль/л.