电解质溶液电导率的测量

电导率，物理学概念，指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以每米毫西门子(mS/m)表示。电导率的测量通常是溶液的电导率测量。固体导体的电阻率可以通过欧姆定律和电阻定律测量。电解质溶液电导率的测量一般采用交流信号作用于电导池的两电板，由测量到的电导池常数K和两电板之间的电导G而求得电导率σ。电导率测量中早采用的是交流电桥法，它直接测量到的是电导值。常用的仪器设置有常数调节器、温度系数调节器和自动温度补偿器，在一次仪表部分由电导池和温度传感器组成，可以直接测量电解质溶液电导率。一、电导率的测量原理电导率的测量原理是将相互平行且距离是固定值L的两块板（或圆柱电），放到被测溶液中，在板的两端加上一定的电势（为了避免溶液电解，通常为正弦波电压，频率1～3kHz）。然后通过电导仪测量板间电导。电导率的测量需要两方面信息。一个是溶液的电导G，另一个是溶液的几何参数K。电导可以通过电流、电压的测量得到。根据关系式S=K×G可以等到电导率的数值。这一测量原理在直接显示测量仪表中得到广泛应用。而K= L /AA——测量电的有效板；L——两板的距离；这一值则被称为电常数。在电间存在均匀电场的情况下，电常数可以通过几何尺寸算出。当两个面积为1cm的方形板，之间相隔1cm组成电时，此电的常数K=1cm。如果用此对电测得电导值G=1000μs，则被测溶液的电导率K=1000μs/ cm。一般情况下，电常形成部分非均匀电场。此时，电常数必须用标准溶液进行确定。标准溶液一般都使用KCl溶液这是因为KCl的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定，准确。0.1mol/l的KCl溶液在25℃时电导率为12.88ms/cm。所谓非均匀电场（也称作杂散场，漏泄场）没有常数，而是与离子的种类和浓度有关。因此，一个纯杂散场电是复杂的电，它通过一次校准不能满足宽的测量范围的需要。二、影响因素（1）温度：电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的增高而降低。半导体的电导率随着温度的增高而增高。在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率，必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性，时常可以表达为，电导率对上温度线图的斜率。
（2）掺杂程度：固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度，或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净，电导率越低（电阻率越高）。水的电导率时常以电导系数来纪录；电导系数是水在 25°C 温度的电导率。（3）各向异性：有些物质会有异向性 (anisotropic) 的电导率，必需用 3 X 3 矩阵来表达（使用数学术语，第二阶张量，通常是对称的）。三、的电导率基准和不少的电导率基准是以相对测量法建立的，是一种副基准。将一种纯度优于99.99％的高纯度氯化钾作为符合推荐的电导率基准物质，由它所配制的基准溶液应具有推荐电导率值。以25℃的溶液电导率为超始点，相应地测出各个电导率常数，然后按下式求出其他温度的电导率常数KK=K0(1-at)式中，K0为0℃下电导池常数；a为制作电导池所用玻璃线性膨胀系数；t为溶液温度，单位℃。上式为近似推导结果，与考虑复杂情况时多不会超过正负1xl0^(-5)的差别。再根据不同温度下各溶液在相应电导池上所实测到的电阻值，相应地计算出各溶液在不同温度下的电导率。因为电导池常数相对变化的温度系数为-8.49x10^(-6)℃-1，而KCl溶液电导率的温度系数大约为+2x10^(-2)℃-1。因此，假如1D、0.1D和0.01D溶液在18℃和20℃下所测得的电导率与推荐值一致，则可以认为这样的相对测量方法是可靠的，这在以后的样品比较中得到了验证。其中20℃的推荐值是1972年和1976年IUPAC推荐值。

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