电导率 (电解质)

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电解质溶液的电导率(或电导率)是衡量其导电能力的指标。电导率的SI单位是西门子每米(S/m)。 电导率测量作为一种快速、廉价且可靠的测量溶液中离子含量的方法,在许多工业和环境应用中经常使用。例如,产品电导率的测量是监测和持续趋势水净化系统性能的典型方法。 在许多情况下,电导率与总溶解固体(TDS)直接相关。优质去离子水在25°C时的电导率约为0.05μS/cm,典型饮用水的电导率在200–800μ...

电导率(电解质)

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电解质溶液的电导率(或电导率)是衡量其导电能力指标。 电导率的 SI 单位是西门子每米 (S/m)。

电导率测量作为一种快速、廉价且可靠的测量溶液中离子含量的方法,在许多工业和环境应用中经常使用。 例如,产品电导率的测量是监测和持续趋势水净化系统性能的典型方法。

在许多情况下,电导率与总溶解固体 (TDS) 直接相关。 优质去离子水在 25°C 时的电导率约为 0.05 μS/cm,典型饮用水的电导率在 200–800 μS/cm 范围内,而海水约为 50 mS/cm [根据来源不正确](或 50,000 微秒/厘米)。

电导率传统上是通过连接惠斯通电桥中的电解质来确定的。 稀溶液遵循 Kohlrausch 的浓度依赖性和离子贡献的可加性定律。

单位

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电导率的 SI 单位是 S/m,除非另有规定,否则它指的是 25°C。 更普遍遇到的是传统单位μS/cm。

常用的标准电池宽度为 1 厘米,因此对于与空气平衡的非常纯净的水,电阻约为 106 欧姆,称为兆欧。 超纯水可以达到18兆欧以上。 因此,过去使用兆欧姆-厘米,有时缩写为兆欧姆。 有时,电导率以微西门子为单位(省略单位中的距离项)。 虽然这是一个错误,但通常可以假设它等于传统的 μS/cm。

电导率转换为总溶解固体取决于样品的化学成分,可以在 0.54 和 0.96 之间变化。 通常,转换是在假设固体是氯化钠的情况下完成的; 1 μS/cm 相当于每千克水约 0.64 毫克 NaCl。

摩尔电导率的 SI 单位为 S m2 mol−1。 较早的出版物使用单位 Ω−1 cm2 mol−1。

测量

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电解质溶液的电导率是通过确定由固定距离分开的两个扁平或圆柱形电极之间的溶液电阻来测量的。 通常使用交流电压以最小化水电解。 电阻由电导率计测量。 使用的典型频率在 1–3 kHz 范围内。 对频率的依赖性通常很小,但在非常高的频率下可能会变得明显,这种效应称为 Debye-Falkenhagen 效应。

最常见的是,使用两种类型的电极传感器,基于电极的传感器和感应传感器。 采用静态设计的电极传感器适用于低电导率和中等电导率,并且存在多种类型,具有两个或四个电极,其中电极可以相对、扁平或圆柱形排列。 具有灵活设计的电极单元,其中两个相对排列的电极之间的距离可以变化,提供高精度,也可用于测量高导电介质。 电感式传感器适用于恶劣的化学条件,但需要比电极传感器更大的样品量。 电导率传感器通常使用已知电导率的 KCl 溶液进行校准。 电解电导率高度依赖于温度,但许多商业系统提供自动温度校正。

定义

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电阻 R 与电极之间的距离 l 成正比,与样品的横截面积 A 成反比(上图中标为 S)。 将 ρ (rho) 写为电阻率或电阻率。

电导率 (电解质)

在实践中,电导池是通过使用已知比电阻 ρ* 的溶液来校准的,因此不需要精确知道单独的量 l 和 A,只需知道它们的比率即可。 如果校准溶液的电阻为 R*,则可导出电池常数,定义为 l 与 A 的比值 (C = l⁄A)。

电导率也与温度有关。有时电导率(电阻的倒数)表示为 G = 1⁄R。

理论

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含有一种电解质的溶液的电导率取决于电解质的浓度。 因此,用浓度来划分比电导是很方便的。

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  1. 电导率(电解质)
  2. 单位
  3. 测量
  4. 定义
  5. 理论

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