• 電導率 (電解質)

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    電導率(電解質)

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    電解質溶液的電導率(或電導率)是衡量其導電能力指標。 電導率的 SI 單位是西門子每米 (S/m)。

    電導率測量作為一種快速、廉價且可靠的測量溶液中離子含量的方法,在許多工業和環境應用中經常使用。 例如,產品電導率的測量是監測和持續趨勢水凈化系統性能的典型方法。

    在許多情況下,電導率與總溶解固體 (TDS) 直接相關。 優質去離子水在 25°C 時的電導率約為 0.05 μS/cm,典型飲用水的電導率在 200–800 μS/cm 范圍內,而海水約為 50 mS/cm [根據來源不正確](或 50,000 微秒/厘米)。

    電導率傳統上是通過連接惠斯通電橋中的電解質來確定的。 稀溶液遵循 Kohlrausch 的濃度依賴性和離子貢獻的可加性定律。

    單位

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    電導率的 SI 單位是 S/m,除非另有規定,否則它指的是 25°C。 更普遍遇到的是傳統單位μS/cm。

    常用的標準電池寬度為 1 厘米,因此對于與空氣平衡的非常純凈的水,電阻約為 106 歐姆,稱為兆歐。 超純水可以達到18兆歐以上。 因此,過去使用兆歐姆-厘米,有時縮寫為兆歐姆。 有時,電導率以微西門子為單位(省略單位中的距離項)。 雖然這是一個錯誤,但通常可以假設它等于傳統的 μS/cm。

    電導率轉換為總溶解固體取決于樣品的化學成分,可以在 0.54 和 0.96 之間變化。 通常,轉換是在假設固體是氯化鈉的情況下完成的; 1 μS/cm 相當于每千克水約 0.64 毫克 NaCl。

    摩爾電導率的 SI 單位為 S m2 mol?1。 較早的出版物使用單位 Ω?1 cm2 mol?1。

    測量

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    電解質溶液的電導率是通過確定由固定距離分開的兩個扁平或圓柱形電極之間的溶液電阻來測量的。 通常使用交流電壓以最小化水電解。 電阻由電導率計測量。 使用的典型頻率在 1–3 kHz 范圍內。 對頻率的依賴性通常很小,但在非常高的頻率下可能會變得明顯,這種效應稱為 Debye-Falkenhagen 效應。

    最常見的是,使用兩種類型的電極傳感器,基于電極的傳感器和感應傳感器。 采用靜態設計的電極傳感器適用于低電導率和中等電導率,并且存在多種類型,具有兩個或四個電極,其中電極可以相對、扁平或圓柱形排列。 具有靈活設計的電極單元,其中兩個相對排列的電極之間的距離可以變化,提供高精度,也可用于測量高導電介質。 電感式傳感器適用于惡劣的化學條件,但需要比電極傳感器更大的樣品量。 電導率傳感器通常使用已知電導率的 KCl 溶液進行校準。 電解電導率高度依賴于溫度,但許多商業系統提供自動溫度校正。

    定義

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    電阻 R 與電極之間的距離 l 成正比,與樣品的橫截面積 A 成反比(上圖中標為 S)。 將 ρ (rho) 寫為電阻率或電阻率。

    電導率 (電解質)

    在實踐中,電導池是通過使用已知比電阻 ρ* 的溶液來校準的,因此不需要精確知道單獨的量 l 和 A,只需知道它們的比率即可。 如果校準溶液的電阻為 R*,則可導出電池常數,定義為 l 與 A 的比值 (C = l?A)。

    電導率也與溫度有關。有時電導率(電阻的倒數)表示為 G = 1?R。

    理論

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    含有一種電解質的溶液的電導率取決于電解質的濃度。 因此,用濃度來劃分比電導是很方便的。

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    詞條目錄
    1. 電導率(電解質)
    2. 單位
    3. 測量
    4. 定義
    5. 理論

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