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42.何谓水的电导率?电导率和电阻率有何关系?
由于水中含有各种溶解盐类,并以离子的形式存在。当水中插入一对电极时,通电之后,在电场的作用下,带电的离子就产生一定方向的移动。水中阴离子移向阳极,使水溶液起导电作用,水的导电能力的强弱程度,就称为电导(或电导度),用G表示。电导反映了水中含盐量的多少,是水的纯净程度的一个重要指标,水越纯净,含盐量越少,电阻越大,电导越小,超纯水几乎不能导电。电导是电阻的倒数,即
G = L / R
式中R—电阻,单位欧姆(Ω)
G—电导,单位西门子(S) 1S=103mS=106μS
因R=ρ(L/F),代入上式,则得到:G=(I/ρ)*(F/L)
对于一对固定电极来讲,二极间的距离不变,电极面积也不变,因此L与F为一个常数。令:J=L/F,J就称为电极常数,可得到
G=(I/ρ)*(I/J)=K*(I/J)
式中:K=1/ρ就称为电导率,单位为S/cm。1S/cm=103mS/cm=106μS/cm。电导率K的意义就是截面积为1cm2,长度为1cm的导体的电导。当电导常数J=1时,电导率就等于电导,电导率是不同电解质溶液导电能力的表现。
电导率K,电导G,电阻率ρ三者之间的关系如下:
K=J*G=I/ρ
式中J为电极常数,例如:电导率为0.1μS/cm的高纯水,其电阻率应为:
ρ=I/K=1/0.1*106=10MΩ?cm
43.如何测定电导电极常数?为何要对常数进行校准?
根据公式J=K/G,电极常数J可以通过测量电导电极在一定浓度的KC1溶液中的电导G来求得,此时KC1溶液的电导率K是已知的。测量时,电导率仪常数旋钮应旋至1.0cm-1处。
由于测量溶液的浓度和温度不同,以及测量仪器的精度和频率也不相同,电导电极的常数J有时会出现较大的误差,使用一段时间后,电极常数也可能会有变化。因此,新购的电导电极,以及使用一段时间后的电导电极,电极常数应重新测量标定。电导电极常数测量时应注意以下几点:
⑴测量时应采用配套使用的电导率仪,不要采用其他型号的电导率仪。
⑵测量电极常数的KC1溶液的温度,以接近实际被测溶液的温度为好。
⑶测量电极常数的KC1溶液的浓度,以接近实际被测溶液的浓度为好。
44.电导电极为何要镀铂黑?铂黑电极能测试低电导率的溶液吗?
电导电极使用的敏感材料能常为铂,镀铂黑就是在铂表面镀上一层黑色蓬松的金属铂,目的是为了减少极化效应。多孔的铂黑增加了电极的表面积,使电流密度减小,使极化效应变小,电容干扰也降低了。不镀铂黑或镀得不好的铂黑电极,会产生很大的测量误差。铂黑电极存放期间要泡在蒸馏水中不宜干放。如果发现铂黑电极污染或失效,可浸入10%硝酸或盐酸溶液中二分钟,然后用蒸馏水冲洗干净再测量,铂黑电极也可以重新电镀,但镀铂黑需要一定的要求和经验,镀黑层镀得好与坏对电极性能有很大的影响。
在国内一些电导电极或电导率仪的说明书中,对铂黑电极有种误解,认为铂黑电极适合于高电导率的溶液中使用,其实不然,铂黑电极测试几个μS/cm甚至0.1μS/cm的溶液都可以,而在高电导率的溶液中的测试,铂黑电极就更稳定和准确了。因此常数大于1的电导电极,都应该使用铂黑电极。而不镀铂黑的光亮电导电极,因为它只能在较小电导率的溶液中使用,所以常数<1的电导电极可以使用光亮电极。光亮电极的另一个优点是铂片表面可以擦试,而铂黑电极表面则绝对不能擦试,只能在水中晃动清洗。
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