Konduktometria

Jest metodą analityczną polegającą na pomiarze konduktancji (przewodnictwa) roztworu między dwoma identycznymi elektrodami obojętnymi (niereagującymi zez składnikami roztworu), do których przykładany jest prąd zmienny, (co eliminuje procesy elektrodowe na elektrodach). Wartość natężenia prądu przepływającego przez roztwór elektrolitu jest związana z liczbą i ruchliwością wolnych jonów w roztworze.

Zgodnie z prawem Ohma natężenie prądu płynącego przez warstwę elektrolitu jest odwrotnie proporcjonalne do oporu elektrycznego (rezystancji): G = 1/ R
[ 1 S = 1Ω^-1], gdzie G - konduktancja elektrolityczna, R - rezystancja.

Podstawą metod konduktometrycznych jest zależność mierzonej konduktancji elektrolitycznej G badanego roztworu od stężenia elektrolitu: G= κ · A / L = κ · 1/ Θ, w którym κ = (Λ · c) / 1000, gdzie κ - konduktywność elektrolityczna (konduktancja słupka elektrolitu o długości L = 1 cm i powierzchni elektrody A = 1 cm³ [ S · cm^-1] ), Θ stała naczyńka konduktometrycznego (Θ = L / A [cm^-1], wielkość stała dla danego naczyńka konduktometrycznego), c stężenie molowe, Λ konduktywność molowa (wielkość charakterystyczna dla danego elektrolitu, równa konduktacji 1 mola elektrolitu znajdującego się między dwoma elektrodami o odległości 1 cm i powierzchni 1 cm³ [ S · cm² · mol ^-1]; w stałej temperaturze zależy od stężenia i ruchliwości jonów; rośnie w miarę rozcieńczania).

W bardzo rozcieńczonych roztworach Λ zbliża się do granicznej konduktywności molowej
i roztworze jest równa sumie granicznych konduktywności jonów obecnych w elektrolicie (prawo Kohlrauscha).

Konduktywność elektrolityczna roztworu zależy od rodzaju jonów, ich stężenia oraz temperatury; tylko w początkowym przedziale stężeń istnieje liniowa zależność konduktywności od stężenia wykorzystywana do pomiarów ilościowych (oznaczanie czystości wód, zawartości zanieczyszczeń w roztworach nieelektrolitów). Pomiarów konduktancji elektrolitycznej dokonuje się
w konduktometriach, umieszczając elektrolit w naczyńku konduktometrycznym (zanurzeniowym lub przepływowym). Każde naczyńko posiada stałą naczyńka konduktometrycznego Θ, którą wyznaczamy mierząc konduktancję elektrolityczną G roztworu wzorcowego o określonym stężeniu
i znanej konduktywności elektrolitycznej κ, wówczas Θ = κ / G.

W konduktometrii przeprowadza się pomiary bezpośrednie (analiza ilościowa metodą krzywej wzorcowej lub metodą analizy różnicowej - pomiar konduktancji elektrolitycznej przed i po dodaniu selektywnego odczynnika, które reaguje z oznaczanym składnikiem) lub miareczkowanie konduktometryczne (gdy nie posiadamy odpowiedniego wskaźnika miareczkowania) polegające na pomiarze konduktancji elektrolitycznej w czasie dodawania titranta w metodach alkacymetrycznych
i wytrąceniowych).

Zadania:

1. Konduktywność elektrolityczna roztworu NaCl wynosi 0,2 S · cm^-1 . Obliczyć konduktancję elektrolityczną warstwy tego roztworu między dwoma elektrodami o powierzchni 2 cm² każda, znajdujących się w odległości 4 cm. Odp. 100 mS

2. Konduktywność elektrolityczna roztworu NaCl o stężeniu 0,01 mol/cm³ wynosi
   1,413 mS · cm^-1. Obliczyć stałą naczyńka, jeżeli konduktancja elektrolityczna tego roztworu wynosi 0,61 mS. Odp. 2,32 cm^-1

3. Rezystancja roztworu NaNO₃ wynosi 0,1 mol/dm³ zmierzona w naczyńku o stałej 2,3 cm^-1 wynosi 240 Ω. Oblicz konduktywność elektrolityczną i konduktywność molową tego roztworu. Odp. 0,0096 S · cm^-1; 96 S · cm² · mol ^-1

4. Podstawą oznaczania tlenu w wodzie jest ilościowa reakcja talu z rozpuszczonym tlenem (tal nie reaguje z wodą), Sam tlen nie jest elektrolitem, natomiast TiOH jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i powoduje wzrost konduktywności elektrolitycznej o 35 μS · cm^-1 na 1 ppm rozpuszczonego tlenu. Obliczyć zawartość tlenu w wodzie, jeżeli po wprowadzeniu talu jej konduktywność elektrolityczna wzrosła o 175 μS · cm^-1. Odp. 5 ppm

---