電解質溶液導電性測定的簡易儀器——筆式電導率計

摘要：介紹一種在日常生活生產中常用的筆式電導率計，可定量地測量出各種電解質溶液的導電能力，把它引入中學化學課堂，可提高實驗教學效果。

關鍵詞：電導率計；初高中化學教學；演示實驗

文章編號：1005－6629(2008)05－0014－03中圖分類號：G633.8文獻標識碼：C

初中化學教科書(人教版)中《酸、堿、鹽溶液的導電性》演示實驗，以及普通高中課程標準實驗教科書化學必修I(蘇教版中)《溶液的導電性實驗》演示實驗(見第13頁圖1-10)，我們都遇到過電解質溶液導電性測定的演示實驗。

1 傳統的教學演示實驗裝置

1.1 此裝置的使用方法

我們一般是用下圖的實驗裝置(如圖1所示)：選取六只相同大小的燒杯，分別加入相同濃度、相同體積的不同電解質溶液，每只燒杯內置兩根大小相同的石墨碳棒，并使每只燒杯內兩棒距離和深度一致，再分別與六只相同型號的燈泡串聯后，同時并聯到如圖1所示的電路中。

圖1

1.2 此裝置的優點

通過燈泡的明暗，很容易觀察實驗現象；電路圖線路很清晰，學生容易看明白，也容易自己動手制作。

1.3 此裝置的缺點

很難找到完全一致的燈泡。在同一種溶液中做實驗時，會出現裝上不同的燈泡，明暗程度不一樣的情況；此套實驗裝置比較繁雜，不便于攜帶；若使用低壓電源或電池組進行此實驗，也不是很方便；若直接接到220V的交流電源上，操作時稍有不慎，易造成觸電事故，會有人身危險。

有一次筆者在互聯網上瀏覽時，搜索到一種能測定電解質溶液導電能力強弱的簡易儀器——筆式電導率計(如圖2所示)，購買后，用其進行教學演示實驗和研究，發現它有其獨到之處，現特向廣大化學教師們介紹其特點和功能。

圖2

2 筆式電導率計

2.1 使用方法

筆式電導率計的使用方法非常簡便，只需取下筆套，將電導率計上的開關撥到“ON”位置，再將其下端伸入試液中，記錄下顯示器上的數字即可。若需再測定其他溶液時，需要用蒸餾水對電極沖洗兩至三次。實驗完畢，要進行清洗，并將開關撥到“OFF”位置后收藏。

2.2 優點

筆式袖珍型，體積小，可放在口袋里隨處攜帶；液晶屏幕比較寬大，顯示數值清晰，便于實驗數據的觀察與記錄；設計合理，筆端電極可直接插入待測液中測量，筆套也可作被測液容器，使用極為方便；測量快速，由于是使用精巧裸式的傳感元件制成，5-30秒可完成一次測量；清洗方便，電極護套可拔下，便于探針和護套的清洗。(探針用鈦金制作)

2.3 工作原理

2.3.1 電導率是物質傳送電流的能力

在液體中常以電阻的倒數——電導來衡量其導電能力的大小。電導L的計算式：L=1/R。電導的單位用姆歐又稱西門子。用S表示，由于S單位太大，常采用毫西門子或微西門子：1S=103mS=106μS。電導率的單位用μS/cm表示。常溫下，同樣濃度的電解質，它們的電導率也不一樣。通常是強酸，強堿和它與強酸生成的鹽類的電導率較大，而弱酸和弱堿的電導率較小。水的電導是衡量水質的一個重要指標，在水質監測中，一般通過對溶液電導率的測量可掌握水中所溶解的無機鹽類的總濃度指標。

2.3.2 溶液的電導率隨著溫度的升高而增加

濃度一定時，溶液電導率隨著溫度的升高而增加，其增加的幅度約為2%℃-1。同一類的電解質，當濃度不同時，它的溫度系數也不一樣。在低濃度時，電導率的溫度之間的關系為：L1=L0[1+α(t-t0)+β(t-t0)2]。由于第二項β(t-t0)2之值較小，可忽略不計。所以在低溫時的電導率與溫度的關系可用以下近似值L1=L0[1+α(t-t0)]表示，因此實際測量時必須加入溫度補償。水的電導率的溫度系數在不同電導率范圍有不同的溫度系數。

2.4 主要技術參數

2.5 電導率計的適用范圍和有關應用常識

理化實驗教學：水溶液的電導率直接和固體溶解量成正比，因此示值越小，水中含雜質越小。純乙醇的電導率值為零，大于零則表示不純。

純凈水生產和飲用：純凈水、礦泉水久置后，電導率值較開始時上升過高，其病毒和菌落總數也會相應增高，此時不可生飲，影響健康。

家庭：若用水浸泡水果蔬菜，測其電導率值，若偏高，可能有化學污染，應引起重視。洗衣機應放多少離子型洗衣粉，用電導率計檢測可使經驗數字化。清洗程序后，排水前檢測的示值與自來水差不多即可視為清洗干凈，若示值超過自來水，則應減少洗衣粉的投放量。

市政供水：小區如果是二次供水，或者由頂層蓄水箱供水，易造成二次污染，應常檢測電導率值的變化，可催促物業部門及時清洗。

由于每個地區水源和管道不同，電導率值也不同。北方水一般偏硬，含鈣鎂離子較多，電導率值偏高，會結水垢。一般硬水示值在300-800之間(結垢)，超硬水(鹽堿水)示值大于800(嚴重結垢)。而深井水若示值600以上，說明雜質含量過高。

花肥首次按規定配制后，測其值，記錄該數字可方便今后配制。

游泳池水的潔凈度：在游泳池游泳過程中可測池水清潔度變化，示值過高應引起重視。

魚缸用水：水族魚缸用水，可測其值，知其潔凈度，若數值上升過大，應及時換水。水產養殖：海產養殖用水，可測其值，以便今后配制和檢測。

電渡液、鍋爐用水、照相沖洗液、食品加工、辦公室、電離水化妝品、旅行保健等方面，都可很方便地使用這種筆式電導率計，來判斷是否符合要求。

3 其他電導率計

市場上還有其他的電導率計，如水質檢測儀KL-2603(如圖3所示)， 它是集酸度計、溫度計、電導率計、ORP計、TDS計等多種功能于一身，并配精美工具箱。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”