6.10 XÁC ĐỊNH ĐIỆN DẪN SUẤT

 

Điện dẫn suất (còn gọi là Độ dẫn điện riêng) là giá trị nghịch đảo của điện trở suất.

Một dây dẫn có độ dài L (cm) và thiết diện S (cm²) thì điện trở của nó được tính theo công thức:

 

                                              R = r

 

r là điện trở suất.

Đơn vị của điện trở R là ôm (W), của điện trở suất r là ôm.cm (W.cm).

Đơn vị của độ dẫn điện là simen (S). Simen là nghịch đảo của ôm: 1 S = 1/W.  

Điện dẫn suất là nghịch đảo của r, có thứ nguyên là W^-1. cm^-1 hoặc S/cm (S.cm^-1).

Điện dẫn suất κ (kappa) của một dung dịch được biểu thị bằng độ dẫn điện của một lớp dung dịch giữa 2 mặt đối nhau của một khối lập phương có cạnh 1 cm.

                        

                                                 κ =     S.cm^-1

 

Ngoài đơn vị simen trên centimét, S.cm^-1, điện dẫn suất κ còn được biểu thị bằng microsimen trên centimét, µS.cm^-1.

Nếu không có chỉ dẫn riêng, nhiệt độ để xác định κ là 25 °C.

 

Thiết bị và cách tiến hành mô tả dưới đây được áp dụng để đo các mẫu có điện dẫn suất lớn hơn 10 µS.cm^-1. Việc đo điện dẫn suất của nước được đề cập trong các chuyên luận tương ứng.

 

Thiết bị

Thiết bị đo (là độ dẫn điện kế hay điện trở kế) được dùng để đo điện trở của cột chất lỏng giữa các điện cực của tế bào đo được nhúng trong chất lỏng cần đo. Thiết bị này dùng dòng điện xoay chiều để tránh ảnh hưởng của sự phân cực tại điện cực và được trang bị một đầu dò nhiệt độ và bộ phận bổ chính nhiệt độ. Tế bào đo gồm hai điện cực platin song song được phủ lớp bột đen platin, cách nhau một khoảng cách L; mỗi điện cực có diện tích bề mặt S. Cả hai điện cực được bảo vệ bằng một ống thủy tinh.

Một số loại tế bào đo khác với mô tả trên cũng có thể được sử dung.

Hằng số C của tế bào đo được biểu thị bằng cm^-1 theo phương trình:

                                                    

                                                      C = a

Trong đó:

a là hệ số không có thứ nguyên, đặc trưng cho thiết kế của tế bào.

 

Thuốc thử dùng để xác định hằng số tế bào

Chuẩn bị 3 dung dịch chuẩn kali clorid có chứa lần lượt 0,7455 g, 0,0746 g và 0,0149 g kali clorid (TT) trong 1000 g dung dịch, dùng nước không có carbon dioxyd (TT) được điều chế từ nước cất có độ dẫn điện không quá 2 mS.cm^-1.

Độ dẫn điện và điện trở suất của 3 dung dịch này ở 20 ^oC cho trong bảng 6.10.

 

Bảng 6.10: Điện dẫn suất và Điện trở suất của các dung dịch kali clorid

 

Nồng độ (g/1000g)	Điện dẫn suất (mS.cm-1)	Điện trở suất (W.cm)
0,7455 0,0746 0,0149	1330               133,0               26,6	752               7519             37594

 

Nếu điện dẫn suất được xác định ở nhiệt độ khác 20 ^oC, dùng phương trình sau để hiệu chỉnh điện dẫn suất của các dung dịch kali clorid cho trong bảng 6.10. Phương trình này chỉ có giá trị khi nhiệt độ trong khoảng 15 ^oC đến 25 ^oC

                                               κ_T = κ₂₀ [ 1 + 0,021(T - 20)]

Trong đó:

T: Nhiệt độ quy định trong chuyên luận

κ_T: Độ dẫn điện của KCl ở T °C

κ₂₀: Độ dẫn điện của KCl ở 20 ^oC

Cũng có thể sử dụng những dung dịch chuẩn khác được xác nhận cung cấp trên thị trường, nhất là đối với các tế bào đo có hằng số 0,1 cm^-1

 

Cách tiến hành

Xác định hằng số tế bào

Chọn một tế bào đo thích hợp với tính chất và độ dẫn điện của dung dịch thử.

Độ dẫn điện của dung dịch cần đo càng cao thì cần chọn tế bào đo có hằng số C càng cao (có r thấp) để giá trị R đo được càng lớn càng tốt đối với máy đo. Các tế bào đo thường dùng có hằng số theo thứ tự là 0,1 cm^-1; 1 cm^-1 và 10 cm^-1.

Dùng một dung dịch chuẩn, ví dụ, dung dịch kali clorid nồng độ thích hợp, để xác định hằng số tế bào. Nên chon dung dịch chuẩn có điện dẫn suất gần với giá trị điện dẫn suất dự kiến của dung dịch cần đo. Rửa tế bào vài lần với nước cất (TT) và ít nhất hai lần với dung dịch chuẩn kali clorid trên. Đo điện trở của tế bào với dung dịch kali clorid ở nhiệt độ 25 ^oC ± 1 ^oC, hoặc ở nhiệt độ quy định trong chuyên luận. Hằng số C (cm^-1) của tế bào đo được tính bởi công thức sau:

                                             

                                                               C = R_KCl × k_KCl

 

Trong đó:

R_KCl: Điện trở đo được của dung dịch chuẩn kali clorid tính bằng mega ôm (MW)

k_KCl: Điện dẫn suất của dung dịch chuẩn kali clorid tính bằng mS.cm^-1

Hằng số C đo được của tế bào phải nằm trong khoảng ±5% của giá trị đã cho.

Xác định điện dẫn suất của dung dịch thử

Sau khi hiệu chuẩn máy với một trong số các dung dịch chuẩn, rửa tế bào đo vài lần với nước cất (TT) và ít nhất hai lần với dung dịch mẫu thử ở 25 ^oC ± 1 ^oC, hoặc ở nhiệt độ quy định trong chuyên luận. Tiến hành tiếp theo các phép đo điện trở như quy định trong chuyên luận; từ điện trở đo được và hằng số tế bào xác định được ở trên, tính ra điện dẫn suất của dung dịch mẫu thử.