電導儀是指以電化學測量方法測定電解質溶液的電導的儀器。在實驗室中更是常見且*的儀器，所以，了解電導率儀的測定原理，熟悉電導率的含義，掌握電導率儀的測定方法可以使我們更好的實驗。

　　溶解于水的酸、堿、鹽電解質，在溶液中解離成正、負離子，使電解質溶液具有導電能力，其導電能力大小可用電導率表示。了解電導率儀的測定原理，熟悉電導率的含義，掌握電導率儀的測定方法，測定過程中嚴格遵守操作規(guī)范并做好數(shù)據(jù)記錄。

　　首先，什么是電導率?

　　電導率-物理學概念，也稱為導電率。在介質中，電導率與電場強度E之積等于傳導電流密度J。對于各向同性介質，電導率是標量;對于各向異性介質，電導率是張量。生態(tài)學中，電導率是以數(shù)字表示的溶液傳導電流的能力。單位以西門子每米(S/m)表示。

　　電導率(conductivity)是用來描述物質中電荷流動難易程度的參數(shù)。在公式中，電導率用希臘字母κ來表示。電導率σ的標準單位是西門子/米(簡寫做S/m)，為電阻率ρ的倒數(shù)，即σ=1/ρ。

　　當1安培(1 A)電流通過物體的橫截面并存在1伏特(1 V)電壓時，物體的電導就是1 S。西門子實際上等效于1安培/伏特。如果σ是電導(單位西門子)，I是電流(單位安培)，E是電壓(單位伏特)，則：σ = I/E

　　通常，當電壓保持不變時，這種直流電電路中的電流與電導成比例關系。如果電導加倍，則電流也加倍;如果電導減少到它初始值的1/10，電流也會變?yōu)樵瓉淼?/10。這個規(guī)則也適用于許多低頻率的交流電系統(tǒng)，如家庭電路。在一些交流電電路中，尤其是在高頻電路中，情況就變得非常復雜，因為這些系統(tǒng)中的組件會存儲和釋放能量。

　　電導和電阻也有關系，如果R是一個組件和設備的電阻(單位歐姆Ω)，電導為G(單位西門子S)，則：G = 1/R

　　物質的電導率因其結構和電導機制的不同，可以相差達幾十個數(shù)量級(見表)，故物質之為導體或非導體只是相對的概念。

　　體積電導率：性質：又稱比體積電阻。邊長為1cm的立方體的體積電阻，以表示。表征絕緣介質電性能的主要指標。它與材料結構、組成、雜質含量、環(huán)境溫度和濕度等有關。對陶瓷介質材料希望其數(shù)值越高越好。表達式為體積電阻率ρν=RV·(S/L)(式中，RV為測得的試樣電阻值;S為電極面積;L為試樣厚度)，單位為Ω·cm。電導率是物體傳導電流的能力。

　　電導率的測量通常是溶液的電導率測量。固體導體的電阻率可以通過歐姆定律和電阻定律測量。電解質溶液電導率的測量一般采用交流信號作用于電導池的兩電極板，由測量到的電導池常數(shù)K和兩電極板之間的電導G而求得電導率σ。電導率測量中早采用的是交流電橋法，它直接測量到的是電導值。常用的儀器設置有常數(shù)調節(jié)器、溫度系數(shù)調節(jié)器和自動溫度補償器，在一次儀表部分由電導池和溫度傳感器組成，可以直接測量電解質溶液電導率。

　　電導率儀的測定原理

　　電導率測量儀的測量原理是將兩塊平行的極板，放到被測溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢(通常為正弦波電壓)，然后測量極板間流過的電流。根據(jù)歐姆定律，電導率(G)一電阻(R)的倒數(shù)，由導體本身決定的(圖1)。

圖1 工作原理

　　電導率的基本單位是西門子(S)，原來被稱為歐姆。因為電導池的幾何形狀影響電導率值，標準的測量中用單位電導率S/cm來表示，以補償各種電極尺寸造成的差別。單位電導率(C)簡單地說是所測電導率(G)與電導池常數(shù)(L/A)的乘積。這里的L為兩塊極板之間的液柱長度，A為極板的面積。

　　水的電導率與其所含無機酸、堿、鹽的量有一定關系。當它們的濃度較低時，電導率隨濃度的增大而增加，因此，該指標常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。不同類型的水有不同的電導率。新鮮蒸餾水的電導率為0.2～2uS/cm，但放置一段時間后，因吸收了CO2，增加到2～4uS/cm;超純水的電導率小于0.1uS/cm;天然水的電導率多在50～500uS/cm之間，礦化水可達500～1000uS/cm;含酸、堿、鹽的工業(yè)廢水電導率往往超10000uS/cm;海水的電導率約為30000uS/cm。

　　KCl標準溶液的制備

　　1mol/LKCl標準溶液：準確稱取在105℃干燥2h的優(yōu)級純KCl(或基準試劑)74.5515g，用新制備的二級試劑水(20±2℃)溶解后移入1000mL容量瓶中，并稀釋至刻度，混勻。

　　0.1mol/LKCl標準溶液：準確稱取在105℃干燥2h的優(yōu)級純KCl(或基準試劑)7.4552g，用新制備的二級試劑水(20±2℃)溶解后移入1000mL容量瓶中，并稀釋至刻度，混勻。

　　0.01mol/LKCl標準溶液：準確稱取在105℃干燥2h的優(yōu)級純KCl(或基準試劑)0.7455g，用新制備的二級試劑水(20±2℃)溶解后移入1000mL容量瓶中，并稀釋至刻度，混勻。

　　0.001mol/LKCl標準溶液：于使用前準確吸取0.01mol/LKCl標準溶液100mL，移入1000mL容量瓶中，用新制備的二級試劑水(20±2℃)稀釋至刻度，混勻。以上KCl標準溶液，應放在聚乙烯塑料瓶或硬質玻璃瓶中，密封保存。這些KCl標準溶液在不同溫度下的電導率見表1。

　　表1 KCl標準溶液的電導率

　　電導率儀的操作

　　1.電導池常數(shù)的測定

　　水樣的電導率大小不同，應使用電導池常數(shù)不同的電極。不同電導率的水樣可參照表2 選用不同電導池常數(shù)的電極。

　　表2 電導池常數(shù)

　　將選擇好的電極用II級試劑水洗凈，再用II級試劑水沖洗2～3次，浸泡在I級試劑水中備用。

　　2.取50～100mL水樣(溫度25℃±5℃)，放入塑料杯或硬質玻璃杯中，將電極用被測水樣沖洗2～3次后，插入水樣中進行電導率測定。重復取樣測定2～3次，測定結果讀數(shù)相對誤差均在±3%以內，即為所測的電導率值，同時記錄水樣溫度。

　　3.對未知電導池常數(shù)的電極(或需要校正電導池常數(shù)時)，可用該電極測定已知電導率的KCl標準溶液(25℃±5℃)的電導(表4-1)。然后按所測結果算出該電極的電導池常數(shù)。為了減少誤差，應當選用電導率與待測水樣相近的KCl標準溶液進行標定。電極的電導池常數(shù)按下式計算：

　　K=G1/G2

　　式中K—電極的電導池常數(shù)，cm-1 ;

　　G1—KCl標準溶液的電導率，us/cm;

　　G2—用未知電導池常數(shù)的電極測定KCl標準溶液的電導率，us/cm。

　　結果計算

　　使用溫度傳感器時，顯示器的度數(shù)即為待測溶液25℃時的電導率。

　　未使用溫度傳感器時，水樣在非25℃時的電導率測定值應該按下式換算為25℃時的電導率值。

　　Ks=Kt/1+a(t-25)

　　式中Ks—25℃電導率，us/cm;

　　Kt—測定時t溫度下電導率;

　　a—溫度矯正系數(shù)，取0.022;

　　t—測定時溫度，℃。

　　電導率儀使用時的注意事項

　　1.在測量純水或超純水時為了避免測量值的漂移現(xiàn)象，建議采用密封槽進行在密封狀態(tài)下的流動測量，如采用燒杯取樣測量則會產生較大的誤差。

　　2.電極插頭座應防止受潮，儀表應安置于干燥環(huán)境，避免因為水滴濺射或受潮引起儀表的漏電或測量誤差。

　　3.電極應該定期進行常數(shù)標定。

　　4.因溫度補償系采用固定的2%的溫度系數(shù)補償?shù)?，所以對高純水的測量盡量采用不補償方式進行測量后查表。

　　5.測量電極是精密部件，不可以分解，不可以改變電極形狀和尺寸，且不可以用強酸、堿清洗，以免改變電極常數(shù)而影響儀表測量的準確性。

　　6.為確保測量的精度，電極使用前應用小于0.5uS/cm的蒸餾水(或去離子水)沖洗二次(鉑黑電極干放一段時間后在使用前必須在蒸餾水中浸泡一會兒)，然后用被測試樣沖洗三次后方可測量。