Измерение электрической проводимости. Определение постоянной сосуда

.

Рис. 1.3. Мостик Уитсона с кондуктометрической ячейкой.

Скользящий контакт перемещается по проволочному сопротивлению до тех пор, пока осциллограф не зарегистрирует минимальный сигнал. В этом положении контакта (точка Х) сопротивление ячейки R_я определяется соотношением

R_я = ВХ ×R_r /АХ

Здесь R_r – сопротивление реостата. После того, как найдено сопротивление ячейки, можно вычислить электролитическую проводимость раствора с помощью уравнения

κ = l/S×R_я

Отношение l/S представляет собой постоянную величину, характерную для данной ячейки. Она называется постоянной ячейки. Ее можно определить, измеряя с помощью данной ячейки сопротивление какого-либо раствора с известной электролитической проводимостью. Наиболее часто для этой цели используется раствор хлорида калия концентрации 0,1 моль/л

Вместо кондуктометрической ячейки для определения электролитической проводимости используются специальные сосуды разной формы. Как правило, они не приспособлены для непосредственного измерения величины удельной электропроводности, потому для каждого сосуда предварительно определяют его постоянную. Она равна отношению расстояния между электродами в сосуде (1) к поперечному сечению столбика (S):

К = l/S

Константа сосуда определяется так же, как и постоянная ячейки.

Пример: Установлено, что раствор хлорида калия концентрации 0,1 моль/л имеет сопротивление 35,2 Ом. Зная, что электролитическая проводимость раствора хлорида калия при температуре опыта равна 1,29×10^-2 См/см, вычислить постоянную ячейки.

Решение. Постоянная ячейки определяется соотношением: l/S = R_яκ

К = l/S = (35,2 Ом) (1,29×10^-2 См/см) = 45,4×10^-2 см^-1

!!! Помним, что 1 См = 1 Ом ^-1

На практике вместо мостика Уитсона используются реохордный мост, подключаемый к высокочастотному источнику переменного тока. Использование источника постоянного тока невозможно из-за того, что это вызовет электролиз раствора.

Ход работы:

1. Сосуд для измерения электролитической проводимости тщательно промывают сначала дистиллированной водой, а затем несколько раз споласкивают 0,1 Н раствором хлорида калия. Заполняют сосуд раствором хлорида калия так, чтобы он полностью покрыл электроды. Подключают контактные провода сосуда к клеммам со значком ~R_x на верхней панели моста Р-38.

2. Включают реохордный мост в сеть. Загорается сигнальная лампочка.

3. Переключатель питания ставят в нулевое положение, а переключатель пределов измерения в положение «установка нуля».

4. Переключатель гальванометра переводят в положение «грубо». Осторожным вращение корректора устанавливают стрелку гальванометра на нуль. После этого переключают гальванометр в положение «точно» и производят измерение сопротивления раствора, находящегося в сосуде, выводя стрелку на нуль. Предварительно подбирают соответствующий предел измерения.

5. После проведения измерения отключают источник питания. Сосуд отсоединяют и промывают дистиллированной водой.

6. Постоянную сосуда рассчитывают по формуле К = R_я×κ(КС1). Величину удельной электропроводности хлорида калия при температуре опыта находят в приложении (таблица 2).