实验室检测仪器--高频电导滴定的原理及方法

一、基本原理

在外电场的作用下,分子内部的电子趋向正电极而原子核趋向负电极,这种运动引起分子的变形称为极化。具有固定电偶极的分子在外电场作用下正负电荷中心发生位移,这种运动称为偶极分子的定向。这两种现象往往同时发生。

将盛有待测溶液的容器置于电磁场中,此时容器成为振荡电路的一部分。外加电磁场给予溶液的能量,一部分用于溶液中分子的极化和偶极分子的定向,表现为加电磁场后溶液的介电常数(或电容)发生了改变,另一部分用于离子的电迁移(它转变为热能)。

高频电导滴定一般利用几兆周到几百兆周的高频电流通过滴定池,由于电极不直接与溶液接触,避免了电解和极化现象。在滴定过程中对电导池的电导与电容变化可进行有效测定。测量方法常有损耗法(Q表法)、频拍法(F表法)和总阻抗法(Z表法)。

1)损耗法(Q表法)

溶液电导改变引起电路中高频电能损耗的改变,其损耗值由阻抗比Q值表示。Q值越小损耗越大。如果用G代表等效并联电路中的高频电导,则:

G值的大小反映出电路中高频电能的损耗情况。测量G值的简单电路如图1所示。

图1 Q表法电路图

2)频拍法(F表法)和总阻抗法(Z表法)

溶液电导的改变会引起滴定池等效电容的改变,从而使电路的振荡频率随之改变。可以在测量电路中用一并联可变电容器来抵偿这种电容改变值,使原来的频率复原。如果用抵偿电容改变值对滴定剂加入量作图便得到滴定曲线。由于此值一般很小,不能精确测量,通常装两个高频振荡器,一个产生固定频率,另一个接人滴定池,其振荡频率f在滴定过程中要改变,用频率表测量其拍频为:

它相当于等效并联电容的值,这种同量方法称为频拍法,如图2所示。

图2 F表法电路图

总阻抗法是利用在滴定过程中由于溶液电导值的改变而引起也路中总阻抗的改变,通过测定滴定池的高频电流变化值,然后对加入滴定剂的量作图得到滴定曲线来实现测量的,称为总阻抗法,如图3所示。

图3 总阻抗法