化学检验员掌握电导分析法 (Conductometry) 是其进行溶液电导性质、离子浓度和滴定终点判断分析的重要技能。该方法基于测量溶液的电导 (G) 或电导率 (κ)，这些参数与溶液中离子的浓度、电荷、迁移率和温度密切相关。电导分析法仪器简单、响应快速、非破坏性，广泛应用于水质监测、化工过程控制、滴定分析等领域。

一、 基本原理

1. 核心概念

电导 (G)：衡量物质导电能力的物理量，是电阻 (R) 的倒数。

G = 1/R

单位：西门子 (S)，常用毫西门子 (mS) 或微西门子 (μS)。

电导率 (κ, kappa)：衡量物质本身导电能力的物理量，是电阻率 (ρ) 的倒数。

κ = 1/ρ

Kcell = L/A：电导池常数 (cm⁻¹)，由电极的物理尺寸决定，需用标准溶液标定。

单位：S/m，常用 mS/m、μS/cm 或 mS/cm。

关键：电导率是溶液的本征性质，与电极尺寸无关，而电导 (G) 与电极的几何尺寸（面积A、距离L）有关：

κ = G × (L/A) = G × Kcell

2. 电导与离子浓度的关系

溶液的电导率主要由其中离子的总浓度、电荷数 (z) 和迁移率 (u) 决定。

稀溶液中，强电解质的电导率 (κ) 与浓度 (c) 近似成正比：

κ ∝ c

浓溶液中，由于离子间相互作用增强，电导率随浓度增加而增加的趋势减缓，甚至下降。

弱电解质：电离度小，离子浓度低，电导率远低于同浓度的强电解质。

二、 仪器与装置

电导率仪 (Conductivity Meter)：

铂黑电极：表面镀有铂黑（蓬松的铂），增大表面积，减少极化，提高测量精度，最常用。

电导池常数 (Kcell)：常见的有 0.1 cm⁻¹（低电导）、1.0 cm⁻¹（中等电导）、10.0 cm⁻¹（高电导）。需根据待测溶液的电导率范围选择合适的电极。

主机：产生交流信号（防止电极极化），测量电流，计算并显示电导或电导率。

电导电极 (Conductivity Cell)：核心部件，通常由两个平行的铂片或铂黑电极构成。

三、 主要方法与应用（化学检验员实操重点）

1. 直接电导法 (Direct Conductometry)

直接测量溶液的电导率，用于评估溶液的离子总浓度或纯度。

(1) 水质纯度检测 - 最典型应用

超纯水/去离子水：电导率 ≤ 0.1 μS/cm (或电阻率 ≥ 10 MΩ·cm)。

饮用水、地表水、工业用水：通过电导率快速评估含盐量（TDS，总溶解固体）。

化学检验员实操：定期监测实验室用水（如一级水、二级水）的电导率，确保符合标准（如GB/T 6682）。

原理：纯水（H₂O）电离极少，电导率极低。水中溶解的离子（如Na⁺, Cl⁻, Ca²⁺, Mg²⁺）越多，电导率越高。

应用：

(2) 化工过程监控

监测反应过程中离子浓度的变化（如水解、皂化反应）。

控制溶液的浓度（如酸、碱、盐溶液的配制和稀释）。

(3) 离子浓度快速筛查

虽然不能区分具体离子，但可快速判断溶液的“离子强度”或“含盐量”水平。

操作流程：

清洗电极，用待测溶液润洗。

将电极浸入待测溶液，确保电极完全浸没。

开启搅拌（或轻轻晃动），待读数稳定后记录电导率 (κ)。

选择合适电导池常数的电极。

用标准电导液（如KCl溶液，已知κ值）校准仪器。

仪器自动计算或手动输入Kcell，确保显示值与标准值一致。

校准 (Calibration)：

测量：

清洗与存放：测量后用去离子水彻底冲洗，可浸泡在去离子水中。

化学检验员注意事项：

温度影响极大：电导率随温度升高而显著增加（约2%/°C）。必须进行温度补偿（仪器自动或手动输入温度）。

电极选择：高电导溶液用Kcell=10.0的电极，低电导（纯水）用Kcell=0.1的电极。

电极维护：定期用稀酸（如10% HNO₃）或洗涤剂清洗铂黑表面，去除油污或沉淀。避免用硬物擦拭。

气泡：测量时避免气泡附着在电极表面，会影响读数。

2. 电导滴定法 (Conductometric Titration)

利用滴定过程中溶液电导率的突变来确定滴定终点。特别适用于无合适指示剂或溶液有色/浑浊的情况。

原理：滴定过程中，溶液中的离子种类和浓度发生变化，导致电导率连续变化。在化学计量点（等当点） 附近，电导率会发生显著突变，该突变点即为滴定终点。

特点：无需指示剂，终点客观。

化学检验员应用实例：

(1) 强酸-强碱滴定

(2) 弱酸-强碱滴定

(3) 沉淀滴定

初始：Cl⁻和NO₃⁻，电导较高。

滴定中：Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓，高迁移率的Ag⁺被低迁移率的H⁺（或Na⁺）取代，电导下降。

终点：Cl⁻完全沉淀。

终点后：过量Ag⁺和NO₃⁻加入，电导上升。

例子：用AgNO₃滴定Cl⁻。

终点判断：下降段与上升段的交点。

初始：弱酸（如HAc），电导较低（电离度小）。

滴定中：生成强电解质盐（如NaAc），电导缓慢上升。

终点：弱酸完全中和，溶液为弱酸盐，电导由Ac⁻和Na⁺决定。

终点后：过量OH⁻加入，电导快速上升。

过程：

终点判断：斜率变化的转折点（从缓升到陡升）。

应用：测定醋酸、苯甲酸等弱酸含量。

初始：强酸（如HCl）溶液，高电导（H⁺迁移率大）。

滴定中：H⁺ + OH⁻ → H₂O，H⁺被迁移率较小的阳离子（如Na⁺）取代，电导线性下降。

终点：H⁺和OH⁻均被消耗完，溶液为盐（如NaCl）溶液，电导最低。

终点后：过量OH⁻加入，电导线性上升（OH⁻迁移率也大）。

过程：

终点判断：两条直线（下降段和上升段）的交点。

应用：测定酸或碱的浓度，尤其适用于有色溶液。

操作流程：

将电导电极浸入待测溶液。

开始滴定，每加入一定体积滴定剂，记录电导率 (κ) 和累计体积 (V)。

绘制 κ-V 曲线。

根据曲线形状，用外推法确定终点（交点或转折点）。

四、 化学检验员注意事项

温度是最大干扰：必须严格进行温度补偿或在恒温条件下测量。

电极选择与校准：根据样品电导率选择合适的电导池常数，并用标准液定期校准。

电极清洁：污染的电极会导致读数不准。定期清洗，保持铂黑完整。

避免气泡：测量时确保电极表面无气泡。

搅拌适度：保证溶液均匀，但避免剧烈搅拌产生气泡。

空气CO₂：测量低电导纯水时，空气中的CO₂会溶入形成H⁺和HCO₃⁻，使电导率升高。应快速测量或采取隔绝措施。

五、 总结

电导分析法是化学检验员进行快速、简便、无损分析的有效工具。其核心在于通过测量溶液的导电能力来反映离子的总浓度或滴定过程的化学计量关系。

化学检验员成功应用电导分析法的关键在于：

深刻理解电导率、电导池常数和温度补偿的概念。

熟练掌握电导率仪的操作和电极的维护。

能够根据应用场景选择直接法或滴定法。

高度重视温度控制和电极状态。

通过掌握电导分析法，化学检验员能够高效完成水质评估、过程监控和多种滴定分析任务，为环境、化工、制药等领域的质量控制提供重要的数据支持。