Tento text vychází z mé úpravy článku na wikipedii.
Konduktometrie je skupina analytických metod založených na měření elektrické vodivosti roztoků. Využívá skutečnosti, že rozpuštěné ionty přenášejí elektrický proud a jejich koncentrace ovlivňuje vodivost systému.
Vodivost roztoků
Vodivost roztoku (G) je dána migrací iontů k elektrodám a je převrácenou hodnotou ohmického odporu roztoku, její jednotkou je Siemens (S). Vodivost se měří konduktometrem, k vlastnímu měření pak slouží konduktometrická cela. Konduktometrická cela je tvořena dvojicí elektrod, nejčastěji platinových nebo grafitových. Jejich geometrie je charakterizována celovou konstantou, která se stanovuje kalibrací na roztocích známé vodivosti. Měření se provádí střídavým napětím, aby nedocházelo k polarizaci elektrod.
$$G = \frac{1}{R} = \frac{I}{U} \ \ [S = \Omega^{-1} = m^{-2}.kg^{-1}.s^3.A^2]$$
Vodivost roztoků výrazně závisí na teplotě. Se vzrůstající teplotou roste pohyblivost iontů, a tím i vodivost. Proto se výsledky měření obvykle přepočítávají na referenční teplotu 25 °C nebo se používá automatická teplotní kompenzace.
Měrná vodivost
Měrná vodivost (konduktivita, κ, S.m-1) umožňuje srovnávat vodivost roztoků. Získáme ji ze vztahu:
$$\kappa = \frac{G}{C} = \frac{G.l}{S}$$ kde C je odporová konstanta vodivostní cely:
$$C = \frac{S}{l}$$ kde l je vzdálenost mezi elektrodami a S je plocha měrné elektrody. Tato konstanta se zpravidla určuje měřením kalibračních roztoků o známé vodivosti, např. vodných roztoků chloridu draselného (KCl).
Jednotkou měrné vodivosti je S.m-1, ale zpravidla se používá praktičtější µS.cm-1.
Molární vodivost
Molární vodivost (Λ, S.cm2.mol-1) je měrná vodivost vztažená na molární koncentraci:
$$\Lambda = \frac{1000 . \kappa}{c}$$
Kromě koncentrace závisí i na tom, jestli je elektrolyt slabý nebo silný.
| Kation | Λ+ [S.cm2.mol-1] | Anion | Λ– [S.cm2.mol-1] |
| H+ | 349,8 | OH– | 198,0 |
| K+ | 73,5 | Br– | 78,4 |
| NH4+ | 73,4 | I– | 76,8 |
| Ag+ | 61,9 | Cl– | 76,3 |
| Na+ | 50,1 | NO3– | 71,4 |
Využití konduktometrie:
kontrola kvality pitné vody
sledování čistoty deionizované vody
monitoring odpadních vod
konduktometrické titrace
kontrola chemických procesů.
Přímá konduktometrie
Přímé měření vodivosti je neselektivní metodou, tzn. dá nám informaci o celkovém obsahu iontů v roztoku, např. v pitné nebo užitkové vodě. Měření může být rušeno přítomností iontů H+ nebo OH–, které mají několikanásobně vyšší molární vodivost než ostatní ionty.
Přímá konduktometrie se využívá například ke kontrole kvality pitné vody, sledování čistoty deionizované vody nebo monitorování průmyslových procesů.
Nepřímá konduktometrie (konduktometrické titrace)
Nepřímá konduktometrie slouží k indikaci bodu ekvivalence titrací. Sleduje změny vodivosti titrovaného roztoku na objemu přidávaného odměrného roztoku. Využívá se především u neutralizačních, srážecích a někdy u komplexotvorných titrací. Citlivost konduktometrické indikace může být v pufrovaných systémech nižší, protože vodivost roztoku se během titrace mění jen málo.
Literatura
- PRAUS, Petr a Jiřina VONTOROVÁ. Analytická chemie II. Ostrava: VŠB – Technická univerzita Ostrava, 2015. ISBN 978-80-248-3734-5.
- FIFIELD, F. W. a D. KEALEY. Principles and practice of analytical chemistry. Malden, MA: Blackwell Science, c2000. ISBN 0-632-05384-4.