各種物質(zhì)對(duì)電流都有不同的阻力。根據(jù)歐姆定律,當(dāng)溫度一定時(shí),電阻與導(dǎo)體的長度L成正比,而與橫截面積積A成反比,即
R=P L/A
式中p為電阻率,即長1厘米,截截面1平方厘米的導(dǎo)體所具有的電阻(歐姆)。不同的物質(zhì),P的數(shù)值不同。P與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。
1/R=A/PL=K A/L
式中,K是電阻率的倒數(shù),稱為電導(dǎo)率。
在兩電極間平行相距1厘米時(shí)所含有該離子濃度為一個(gè)當(dāng)量的電導(dǎo)稱為當(dāng)量電導(dǎo)。
以A代表當(dāng)量電導(dǎo),因?yàn)長=1厘米
A=KA
∴ 由于兩電極相距1厘米,故溶液的橫截面積的數(shù)值和溶液的體積的數(shù)值相等,即
A=KV
若溶液的當(dāng)量濃度為C,則每含一克當(dāng)量電解質(zhì)的溶液的毫升數(shù)為1000/C,代入上式得,
A=KV=K 1000/C
K=AC/1000
在電導(dǎo)池中,距離為L厘米,面積為A厘米2的兩個(gè)電極間所包括的電解質(zhì)(濃度C)的電導(dǎo)為::
1/R=KA/L=AC/1000·A/L
電導(dǎo)池的L和A是固定的,L/A的比值稱為電導(dǎo)池常數(shù),以Q代表之,則(6)式可表示為:
1/R=AC/1000·1/C
電解質(zhì)的當(dāng)量電導(dǎo)(A)是它的離離子的當(dāng)量電導(dǎo)(入+、入-)的總和。
一個(gè)電解質(zhì)溶液的總電導(dǎo)是它所有離子電導(dǎo)的總和:
式中C;代表某一離子的當(dāng)量濃度,入;代表該離子的當(dāng)量電導(dǎo)。由上式可知,一個(gè)溶液電導(dǎo)的大小,決定于溶液中所有離子的多少。
在電導(dǎo)滴定中,將一電解質(zhì)溶液滴加于被測電解質(zhì)溶液中,由于它們間發(fā)生化學(xué)變化,所產(chǎn)生新離子的電導(dǎo)與原離子電導(dǎo)不同,從而使得整個(gè)溶液的電導(dǎo)隨試劑的加入而變化。以溶液的電導(dǎo)為縱軸,加入試劑量為橫軸作滴定曲線,可求其滴定終點(diǎn)。由于電解質(zhì)的離解度不同,所得滴定曲線也就不一樣。
假如加電解質(zhì)CD于AB中,溶液總體積保持不變,并且AB中的B與CD中的D產(chǎn)生難溶解或難電離的物質(zhì)BD,則其反應(yīng)為;
B+(被測定的離子)+A-+[C++D-(試劑)]→BD(難溶解或難電離解質(zhì))+A-+C+
由于溶液的電導(dǎo)與溶液中每個(gè)離子有關(guān)。因此在滴定過程中,B+逐漸減少而被C+所代替。溶液的電導(dǎo)改變有以下幾種情況:
(1)遷移率B+>C+,則則AB溶液的電導(dǎo)隨著試劑CD的加入而逐漸減小。滴定終點(diǎn)時(shí),溶液的電導(dǎo)最小;過了終點(diǎn)由于過量試劑的加入溶液的電導(dǎo)又繼續(xù)上升。把每加一次試劑測得溶液的電導(dǎo)的結(jié)果繪成曲線(圖65),即可看出溶液的最低電導(dǎo)點(diǎn)即為滴定終點(diǎn)(一般以強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸或以強(qiáng)酸滴強(qiáng)堿就屬于這種情況)。
(2)若遷移率B等于C或相差較小,則在滴定中溶液電導(dǎo)改變較小。到終點(diǎn)后,由于過量試劑的加入溶液電導(dǎo)升高較快,所得滴定曲線如圖66所示。
從圖66得知,以測定溶液的電導(dǎo)繪出的電導(dǎo)曲線,一般包括二條直線,其交叉點(diǎn)即為滴定終點(diǎn)。
電導(dǎo)滴定和電位滴定不同。對(duì)電位滴定而言,終點(diǎn)附近的數(shù)據(jù)是最重要的,但電導(dǎo)滴定終點(diǎn)附近的數(shù)據(jù)并無多大意義。由于所生沉淀的溶解、所生弱酸的離解以及所生成鹽類的水解等原因,在終點(diǎn)附近所得到的讀數(shù)并不可靠。因此,用遠(yuǎn)離滴定終點(diǎn)所得數(shù)據(jù)作圖推算反而準(zhǔn)確,這是電導(dǎo)滴定的特殊優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)檫@樣,電位滴定法或指示劑滴定法所不能解決的問題,電導(dǎo)滴定法或有可能求得相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果。但由于不起反應(yīng)的離子影響電導(dǎo)滴定的準(zhǔn)確度,所以電導(dǎo)滴定的應(yīng)用范圍較狹窄。
在最合適條件下,電導(dǎo)滴定的精確度約為0.5~1%