هدایت سنجی

یک محلول الکترولیتی حامل جریان الکتریسیته بوده و می توان قانون اهم را (E=IR) در مورد آن به کار برد . I شدت جریان عبور کرده از محلول بر حسب آمپر ، E اختلاف پتانسیل اعمال شده بر حسب ولت و و R مقاومت محلول بر حسب اهم می باشد . هدایت (conductance)محلول ، معکوس مقاومت محلول تعریف شده و با علامت c نشان داده می شود .C = 1/R
هدایت محلول بستگی به ابعاد الکترود هایی داردکه جریان الکتریسیته از آن عبور می کند هدایت محلول متناسب با معکوس فاصله بین دو الکترود (L ) و هم چنین متناسب با مساحت سطح مقطع الکترود(A)می باشد .C = K A/L
ثابت K هدایت مخصوص (specificconductance ) نامیده می شود و واحد آن ) ohm-1 (cm-1 می باشد . نسبتl/A که اندازه ای از ابعاد سل محتوی الکترولیت می باشد ، ثابت سل نامیده می شود و با علامت θ نشان داده می شود : = L/Aθ
بدیهی است که ثابت θ می تواند cm-1 باشد . معادله C = K A/L می تواند به صورت زیر بازنویسی شود : C = K / θ
به عبارت دیگر حاصل ضرب هدایت محلول در ثابت سل ، هدایت مخصوص محلول را می دهد .
همانطور که میدانیم یونهای موجود در هر محلول سبب هدایت جریان الکتریسیته توسط آن محلول می شوند و چون یونهای مختلف از نظر قابلیت هدایت جریان الکتریسیته با هم اختلاف دارند باید کمیتی برای جریان الکتریسیته در نظر گرفت تا بر میبنای آن بتوان قابلیت هدایت یونها ی مختلف را با هم مقایسه کرد و نسبت به هم سنجید .
کمیت انتخاب شده برای این منظور را به نام هدایت اکی والان نامیده و با λ نمایش می دهند . می توان آنرا به صورت زیر تعریف نمود :
هدایت اکی والان یک یون ، عبارت است از هدایت حجمی از محلول که شامل یک اکی والان گرم از آن یون ، به شرط آنکه این حجم بین دو الکترود موازی که فاصله آنها از هم برابر یک سانتی متر و سطح هر یک از آنها از نظر عددی برابر حجم محلول بر حسب میلی لیتر باشد واقع شود .
باید توجه داشت که در محلول یک الکترولیت بیش از یک یون وجود دارد و به همین دلیل کمیتی که به عنوان مرجع برای سنجش قابلیت هدایت محلول یک الکترولیت در نظر میگیرند هدایت اکی والان محلول آن الکترولیت است که با0 Λ نمایش داده شده و به صورت زیر تعریف می شود :
چنانچه محلولی شامل یک اکی والان گرم از یک الکترولیت بوده و حجم آن به اندازه ای باشد که سبب رقت زیاد و در نتیجه تفکیک کامل الکترولیت شود ، در این صورت هدایت مربوط به این حجم محلول هدایت ای والان آن است . به شرطی که حجم فوق بین دو الکترود موازی به فاصله یک سانتی متر و سطح مساوی با مقدار حجم ( عددی ) محلول واقع شود .
از آنجایی که قابلیت هدایت یک خاصیت جمعی است باید هدایت اکی والان یک لیتر را برابر مجموع هدایت های اکی والان یونهای سازنده آن الکترولیت دانست . به عنوان نمونه در مورد الکترولیت AB می توان نوشت : BλΛο = λA +
قدرت هدایت یونها در یک اکی والان گرم از یک الکترولیت با کاهش غلظت الکترولیت ، زیاد می شود و به یک حدی در محلولهای خیلی رقیق می رسد . اینمقدار به عنوان هدایت اکی والان در رقت بی نهایت ، با علامت Λοو گاهی ∞Λ ، شناخته می شود . اندیس های ο و ∞ به ترتیب دلالت بر غلظت صفر و رقت بی نهایت محلول دارد . بر طبق قانون کوهلروش (kohlyauschs low ) ، مهاجرت یونها در محلول مستقل از یکدیگر بوده و می توان نوشت : BλΛο = λA +
سلول هدایت سنج :
آنچه به نام سلول همراه یک دستگاه هدایت سنج می باشد و به دستگاه وصل می شود ، تا با فرو بردن آن در محلول هدایت مخصوص را اندازه گیری کنید در واقع دو الکترود است . برای ثابت ماندن مقدار و شکل هندسی و حجمی از محلول که در آنها قرار می گیرد ، کارخانه های سازنده آنها را روی سطوح شیشه ای ثابت کرده و به صورت یک واحد در اختیار قرار می دهند .
حال اگر فاصله دو الکترود یک سلول برابر L سانتیمتر و سطح الکترود آن S سانتی متر مربع فرض شود ، هدایت مربوط به حجمی از محلول که در این سلول جای می گیرد ، به صورت زیر داده می شود :
نسبت S/L به نام ثابت سلول نامیده می شود و به علت ثابت بودن L و S مقداری است ثابت .
هدایت مخصوص محلول = ثابت سلول ×Kc
ثابت سلول از مشخصات آن سلول بوده و معمولا با ذکر ابعاد مربوط در روی آن نوشته شده است . چنانچه ثابت سلول را در دستگاه ذکر نکرده باشند ، می توان با استفاده از محلولی با هدایت مخصوص معلوم آن را تعیین کرد .
Kc یعنی هدایت مخصوص از مشخصات هر محلول است و عبارت است از هدایت مربوط به یک سانتی متر مکعب از آن محلول ، نه هدایت مربوط به حجمی از آن محلول که سلول را پر کرده است و به همین دلیل درجه بندی اغلب دستگاههای هدایت سنج با در نظر گرفتن سلولی که همراه دستگاه است و مورد استفاده قرار می گیرد ، تنظیم می شود تا ضمن اندازه گیری مستقیما هدایت مخصوص محلول مورد اندازه گیری روی صفحه دستگاه خوانده شود .
دستگاه هدایت سنجی که در این آمایش مورد استفاده قرار می گیرد به جای اهم با زیمنس درجه بندی شده
است .
K = زیمنس × Cm -1
اجزای زیمنس که در دستگاه درجه بندی شده اند عبارتند از :
میلی زیمنس mS = 10-3 S
میکرو زیمنسmμ = 10-6 S
در مورد الکترولیت های قوی تجربه نشان می دهد :
Λο=Λ∞-kc√c
که kc یک ثابت تجربی می باشد . شکل زیر بستگی هدایت اکی والان الکترولیت های مختلف را با جذز غلظت نشان می دهد .. براساس بستگی هدایت اکی والان با جذز غلظت ، مطابق شکل دو نوع الکترولیت قابل تشخیص می باشد : الکترولیت های قوی ، نظیر اغلب نمکها و اسید هایی همچون هیدروکلریک ، نیتریک و سولفات که دارای هدایت اکی والان بالا بوده و به ملایمت با افزایش رقت محلول زیاد می شود و الکترولیت های ضعیف نظیر اسید استیک و دیگر اسید های آلی و محلول آبی ، آمونیاک ، که دارای هدایت اکی والان خیلی کمتری در غلظت بالا می باشند ، لاکن مقدار آن با افزایش رقت محلول ، خیلی زیاد افزایش می یابد .