導電度測定法

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本實驗項目之實務應用
導電度(Conductivity)係表示水中解離性無機鹽類之總和，包括陽離子(鈣、鎂、鈉、鉀、鐵、鋁等)及陰離子(SO42-、Cl-、NO3-、CO32-、HCO3-)，亦是水中金屬鹽分濃度的另一項呈現指標。大多數之無機酸、鹼和鹽類在水中解離可產生離子，在微量電流下，陽離子趨向陰極，陰離子趨向陽極，故可形成導電狀態，但是某些有機分子如蔗糖及苯在水中不易解離，導致導電性差，此外溶液導電的強弱亦和溶液中陰陽離子濃度及陰陽電極間距有關。
環境中灌溉用水之視導電度(Electrical conductivity, EC)，為判斷水質優劣第一重要之指標。在農業上常以ms/cm(10-3 mho/cm、10-3 姆歐/公分)或μs/cm(10-6 mho/cm、10-6 姆歐/公分)單位來表示。因為在作物生長過程中，導電度所產生之滲透壓影響作物之水分吸收能力，過濃之金屬離子對作物呈毒性，對土壤亦產生鹽分積聚，土壤有鹽鹼化之虞。導電度在放流水標準中並無規定，但在台灣灌溉用水標準中定為750μs/cm，台灣河川地表水之自然背景其導電度值均不超過400μs/cm，台北市之自來水之導電度值約為100μs/cm；高雄市之自來水之導電度值約為750μs/cm，而美國之飲用水導電度約在50~1500μs/cm之間。新鮮的蒸餾水其導電度約在0.5～2μs/cm，經過一段時間後會增加，增加原因為空氣中二氧化碳或微量氨氣溶解至水樣之故。此外工業廢水導電度亦較高，往往超過10,000μs/cm，故環境樣本中導電度之測定甚為重要。

二、實驗原理
    導電度係利用惠斯登(Wheatstone)電橋原理測定水中電阻大小，可間接表示所含鹽分濃度，水中所含電解質濃度愈大，則電流通過愈容易，電阻愈小；相反的，水中鹽分含量愈少，電流通過愈難，則電阻愈大。電阻的單位以歐姆(ohm)表示，其倒數則稱為姆歐(mho)，即為導電度的單位。
導電度計，包括一個特殊設計的電極和一個惠斯登電橋。導電度計的電極中有兩片白金，相隔1公分，當其浸在欲測定的溶液中，將電流通過1 cm2斷面積，長1 cm之液柱時，即可利用惠斯登電橋量出兩白金片間的電阻，可用電阻之倒數算出溶液的比導電度(單位長度之導電度，mho/cm)。
在化學分析上，常用導電度姆歐來表示鹽分含量，兩者關係成正比，即導電度測定值mho愈大，表示水中所含鹽分濃度愈高，一般天然水之導電度遠小於1 mho/cm，故常以mmho/cm(10-3 mho/cm)或μmho/cm(10-6 mho/cm)單位來表示。
   
三、實驗設備與藥品
（一）實驗設備：
導電度計，如圖一所示。

圖一 導電度計
（二）實驗藥品：
1. 去離子蒸餾水：其導電度須小於1μs/cm。
2. 標準氯化鉀溶液(0.01N)：溶解0.7456 g標準級氯化鉀(105℃，烘乾2小時)於去離
子蒸餾水中，並於25℃時，稀釋至1000 mL。(EC＝1412 μmho/cm , 25℃)

四、實驗內容與步驟
（一）使用前，先用氯化鉀溶液校正導電度計。
（二）將標準溶液及待測定水樣置於室溫或水浴中保持恆溫，此時水溫應在25±0.5℃。
（三）使用電極之前，先利用去離子蒸餾水淋洗。
（四）將電極棒置於水樣中，測定導電度，並紀錄之。

五、實驗成果
編    號        導電度實測值 (μmho/cm)        水溫(℃)        25℃時之導電度
(μmho/cm, 25℃)
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       

導電度計若無溫度測定補償裝置者。則需以下式計算：

其中：k，μmho / cm = 換算成 25 ℃ 時之導電度
　　　km = 在 t ℃ 時測得之導電度

六、問題與討論（可參考老師指定教科書之內容或是其他相關文獻）
（一）導電度與鹽分濃度之間的關係為何？
（二）您飲用之自來水導電度值為何？與灌溉水質標準之比較？
（三）溫度與導電度之間有何關係？某水樣在18℃時現地測得導電度為250μs/cm，試問其25℃之導電度？

七、注意事項
（一）比導電度可表示溶液的導電能力，導電力和溶液中的離子濃度、活性、價數、離子間相對濃度和溶液溫度有關。
（二）當溫度增加1℃時，比導電度會增加1.9%，故測定時應校正溫度的偏差，並以25℃之校正值表示之。此外電極上附著不潔物時，會造成測定時之誤差，故電極表面需經常保持乾淨，使用前需用標準之氯化鉀溶液校正之。
（三）導電度計附有溫度測定補償裝置者，可省略校正步驟。

八、參考書目
（一）徐貴新著，水質分析實驗，六版修訂，高立圖書，中華民國94年，ISBN9789864122851。
（二）中華民國環保署環境檢驗所網站檢測方法彙編
http://www.niea.gov.tw/niea/WATER/W20351B.htm
（三）Sawyer C. N., McCarty P. L., and Parkin G. F., “Chemistry for Environmental Engineering and Science”, 5/e, Vol. II, 2004.