溶液の電気伝導率はどのように測定できますか?
イオン化合物は水に溶解すると電気を通します。電流が流れると正負のイオンに分離し、これらは電解質(酸・塩基・塩)と呼ばれます。電解質ごとに導電率は異なり、イオン濃度を測定することで評価できます。
電解質
電解質は強電解質と弱電解質に分類されます。強電解質は水中で完全にイオンに分離し、例えば塩酸溶液では水素イオンと塩化物イオンが全て存在し、イオン濃度が高くなります。そのため導電率が高くなります。弱電解質は部分的にしか分離せず、イオン濃度が低いため導電率も低くなります。
回路
導電率測定の最も簡単な方法は電気回路を用いることです。2本の金属棒(電極)を溶液に入れ、互いに接触しない程度に離します。バッテリーで電極に電流を供給し、電圧計で電圧を測定します。正イオンは負極(陰極)へ、負イオンは正極(陽極)へ移動し、電圧計の数値から溶液の導電率を推定できます。
回路の仕様
回路設計は導電率測定に大きく影響します。電極は導電性の高い鉄棒が一般的ですが、アルミニウムや銀などより導電性の高い材料も使用できます。電極のサイズと間隔は重要で、電極面積が大きく、間隔が狭いほど導電率は上がります。電圧計は正極端子を赤いプローブに、負極端子を黒いプローブに正しく接続する必要があります。
導電率滴定
滴定は2つの溶液を混合し、反応が完了した点(通常は色変化)を測定する手法です。酸と塩基の滴定では、最終的に塩と水が生成されます。この生成物のイオン濃度を標準化された導電率計で測定し、導電率(単位はデシジーメンス/メートル)を求めます。
