2.2.38 Měrná elektrická vodivost
Měrná elektrická vodivost (konduktivita), dále jen měrná vodivost roztoku (k), je definována jako převrácená hoďnota měrného odporu (rezistivity) (r), který je definován jako podíl intenzity elektrického pole a proudové hustoty. Elektrický odpor (rezistance) R (W) vodiče o průřezu S (cm2) a délce I (cm) je vyjádřen vztahem:
| R = r | l | nebo R = | 1 | . | l | , kde k = | 1 | . | l |
| S | k | S | R | S |
Mezinárodní jednotkou (SI) měrné vodivosti je siemens na metr (S.m-1); obvykle se měrná vodivost roztoku vyjadřuje v S.cm-1, mS.cm-1 nebo µS.cm-1. Jednotkou měrného odporu je W.m, obvylde se užívá W.cm. Pokud není uvedeno jinak, je referenční teplota pro měření měné vodivosti a měrného odporu 20 °C.
Zařízení. Používaný přístroj (konduktometr nebo přístroj na měření odporu - ohmmetr) měří odpor kapaliny mezi elektrodami vodivostní sondy ponořené do měřené kapaliny. Přístroj je vybaven zařízením na kompenzaci teploty nebo přesným teploměrem. Aby nedocházelo k polarizaci elektrod vodivostní sondy, používá se při měření měrné vodivosti kapalin střídavý elektrický proud.
Vodivostní sonda je tvořena dvěma paralelními platinovými elektrodami vzdálenými od sebe l a pokrytými platinovou černí, z nichž každá má plochu povrchu S. Elektrody jsou chráněny skleněnou trubicí, která umožňuje dobrou výměnu mezi roztokem a elektrodami
Konstanta vodivostní sondy (K) je dána v cm-1 podle následujícího vzorce:
| K = a | l |
| S |
V němž značí:
a - bezrozměrný číselný koeficient charakteristický pro konstrukci vodivostní sondy.
Zkoumadla. Připraví se tři standardní roztoky chloridu draselného R obsahující 0,7455 g, 0,0764 g a 0,0149 g chloridu draselného R na 1000 g roztoku s použitím vody prosté oxidu uhličitého R připravené z vody destilované R, jejíž měrný odpor nepřesahuje 2 µS.cm-1.
Měrný odpor a měrná vodivost těchto tří roztoků při 20 °C je uvedena v tabulce 2.2.38-1.
Tab. 2.2.38-1 Měrný odpor a měrná vodivost standardních roztoků chloridu draselného při 20 °C
| Koncentrace v g/1000,0 g roztoku | Měrná vodivost µS.cm-1 |
Měrný odpor W.cm |
|---|---|---|
| 0,7455 | 1330 | 752 |
| 0,0746 | 133,0 | 7519 |
| 0,0149 | 26,6 | 37594 |
Pokud stanovení nemůže být provedeno při 20 °C, použije se ke korekci měrné elektrické vodivosti roztoků chloridu draselného uvedených v předcházející tabulce následující vzorec, který je platný pouze pro teploty v rozsahu (20 ± 5) °C:
kT = k20 [1 + 0,021 (T - 20)]
V němž značí:
T - teplotu měření předepsanou v článku,
kT - měrnou vodivost roztoku KCl při teplotě T,
k20- měrnou vodivost roztoku KCl při 20 °C.
Stanovení konstanty vodivostní sondy
Vybere se vodivostní sonda, která je vhodná pro měření měrné vodivosti zkoušeného roztoku. Čím je vyšší očekávaná hodnota měrné vodivosti, tím je třeba použít vodivostní sondy o vyšší konstantě (nízké r), aby změřená hodnota R byla co největší pro použitý přístroj. Běžně používané vodivostní sondy mají konstanty řádově 0,1 cm-1, 1 cm-1 a 10 cm-1 . Použije se standardní roztok chloridu draselného R, který je vhodný pro měření. Sonda se opláchne několikrát vodou prostou oxidu uhličitého R, která byla připravena z vody destilované R, a nejméně dvakrát standardním roztokem chloridu draselného použitým ke stanovení konstanty vodivostní sondy. Změří se elektrická vodivost (konduktance) nebo elektrický odpor (rezistance) vodivostní sondy při (20 ± 0,1) °C nebo při teplotě předepsané v článku. Konstanta K (v cm-1) je dána vztahem:
| K = | KKCl | nebo K = RKCl . KKCl |
| GKCl |
V nichž značí:
KKCl - tabulkovou měrnou vodivost použitého standardního roztoku chloridu draselného R (µS.cm-1)
GKCl - elektrickou vodivost použitého standardního roztoku chloridu draselného R změřenou za stejných podmínek jako u zkoušeného vzorku (µS),
RKCl - odpor standardního roztoku chloridu draselného R (MW).
Změřená konstanta K vodivostní sondy se může lišit o 5 % od dané hodnoty.
Poznámka: K některým konduktometrům je dodávána pouze jedna vodivostní sonda. Její konstanta (K) se stanoví za použití standardního roztoku chloridu draselného R, který je vhodný pro vlastní měření.
Stanovení měrné vodivosti vody nebo zkoušeného roztoku
Po kalibraci přístroje jedním ze standardních roztoků se opláchne vodivostní sonda několikrát vodou prostou oxidu uhličitého R připravenou z vody destilované R a nejméně dvakrát zkoušenou vodou nebo zkoušeným roztokem při (20 ± 0,1) °C nebo při teplotě předepsané v článku. Provedou se postupná měření, jak je předepsáno v článku.