Phương pháp đo độ dẫn điện có rất nhiều ứng dụng trong nghiên cứu và thực tế, dưới đây xin nêu hai trường hợp.
a) Xác định độ tan muối ít tan
Đối với dung dịch muối ít tan, độ tan S (tính theo số đương lượng gam có trong một lít dung dịch) chính bằng nồng độ C (đlg/A hoặc mol/l) của muối ít tan trong dung dịch. Độ tan rất nhỏ và xem dung dịch là vô cùng loãng khi đó độ dẫn điện đương lượng của dung dịch được tính bằng: λ∞= 1000.χ S → S = ∞ χ λ 1000. (2.44)
Đo giá trị χ, λ∞ - độ dẫn điện đương lượng ở nồng độ vô cùng loãng cho trước (λ∞ = U∞ + V∞), từ đó suy ra S.
b) Chuẩn độ bằng phương pháp đo độ dẫn điện (chuẩn độ dẫn điện kế)
Nguyên tắc của việc chuẩn độ dẫn điện lế là đo độ dẫn điện riêng theo dõi sự thay thế ion có linh độ ion lớn (H+) bằng ion có linh độ bé hơn (OH−) hoặc ngược lại. Từ đó xác định điểm tương đương cho quá trình chuẩn độ.
Ví dụ: Chuẩn độ dung dịch axit mạnh HCl bằng bazơ mạnh NaOH (xem hình 2.8). Phản ứng xảy ra trong quá trình chuẩn độ:
HCl + NaOH = H2O + NaCl (2.45)
H+ + OH− = HOH (2.46)
Tại điểm A - ứng với nồng độ ban đầu của ion H+ có giá trị χ lớn nhất. Theo sự tăng dần số ml dung dịch NaOH cho vào dung dịch axit ban đầu xảy ra phản ứng (2.45), (2.46), nồng độ ion H+ giảm do đó độ dẫn điện χ giảm, χ có giá trị cực tiểu khi [H+] = [OH−].
Hình 2.8
Đường cong chuẩn độ dẫn điện kế
AOB - chuẩn độ axit HCl bằng dung dịch NaOH;
A’O’B’ - chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh; V - điểm tương đương
Cho dư [OH−] thì độ dẫn điện χ tăng theo đường OB. Điểm O được xác định bằng cách ngoại suy 2 đoạn thẳng AO và BO, và gọi là điểm tương đương của phép chuẩn độ. Đường thẳng OB luôn luôn có độ dốc nhỏ hơn OA là vì linh độ ion H+ lớn hơn linh độ OH−.
Đường A’O’B’ biểu diễn sự biến đổi của độ dẫn điện riêng phụ thuộc vào số ml dung dịch NaOH trong quá trình chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh.
Axit yếu phân li thành H+ với độ α rất nhỏ, vậy nồng độ H+ rất nhỏ và độ dẫn điện χ rất nhỏ (điểm A’). Khi thêm dung dịch NaOH vào dung dịch axit yếu, dung dịch axit yếu bị loãng ra vì thế nồng độ [H+] và nồng độ [Na+] tăng lên và dẫn đến sự tăng dần giá trị độ dẫn điện χ theo đoạn thẳng A’O’.
Tăng dần nồng độ OH−, khi OH−dư và độ dẫn điện của dung dịch tăng theo O’B’. Độ dốc đoạn thẳng O’B’ lớn hơn O’A’ vì linh độ OH−lớn. Điểm ngoại suy O’ cắt nhau của 2 đoạn thẳng A’O’ và O’B’ chính là điểm tương đương của quá trình chuẩn độ.
Chương 3
Thế điện cực và sức điện động của pin điện