Misura della conduttività elettrica: conduttimetria e metodi di valutazione
La conduttimetria rappresenta una tecnica analitica elettrochimica volta a misurare la conducibilità degli elettroliti per monitorare l’evoluzione di una reazione. Gli elettroliti sono di tipo conduttore e sono responsabili del passaggio di corrente elettrica grazie alla libera mobilità degli ioni, la cui resistenza può essere calcolata utilizzando la formula generale dei conduttori: R = ρ l/s.
Dove R rappresenta la resistenza espressa in Ω (ohm); ρ indica la resistività in Ω m (ohm · metro); s rappresenta la sezione di due elettrodi identici piani esposti a una distanza l in m. È possibile introdurre i reciproci di R e ρ come conduttanza C e conduttività γ, e quindi ottenere il valore della conduttanza C dalla relazione: C = γ s/l.
Conduttività ionica equivalente
L’attitudine dei singoli ioni alla conduzione può essere espressa tramite la conduttività ionica equivalente Λ, definita come: Λ = γ/η, dove η rappresenta la concentrazione espressa in equivalenti per mL. In caso di utilizzo della normalità (equivalenti/L) per esprimere la concentrazione, la formula diventa: Λ = 1000 γ/ η’. La conducibilità specifica di una soluzione è influenzata sia dalla concentrazione delle specie ioniche presenti, sia dalla facilità di movimento degli ioni nella soluzione.
Valutazione della conducibilità elettrica
La conducibilità specifica χ di una soluzione contenente i specie ioniche è data dalla formula: χ = Σ ηiΛi/ 1000. Tuttavia, i valori della conduttività ionica equivalente non sono costanti, tranne in soluzioni molto diluite, e possono essere approssimati solo in soluzioni concentrate. Le misure di conduttività sono ampiamente impiegate per determinare il punto finale di diverse tipologie di titolazioni volumetriche, sfruttando la variazione della concentrazione globale delle specie ioniche. Le misurazioni vengono effettuate con il ponte di Kohlrausch, operante in corrente alternata, che consente di ottenere i valori di conduttanza C.
Utilizzo e applicazioni
La conduttimetria fornisce informazioni sul contenuto ionico totale delle soluzioni acquose, consentendo di comprendere le proprietà elettrolitiche degli ioni, come diffusione, trasporto, mobilità e migrazione.
La resistenza R di un certo volume di soluzione è la grandezza sperimentalmente accessibile alla determinazione, da cui è possibile ottenere i valori di conduttanza C. Una volta equilibrato il ponte, è possibile risalire alla conduttanza C, essendo C = 1/ Rx. La conduttimetria ha, dunque, un ruolo fondamentale nell’ambito della chimica analitica, contribuendo all’identificazione delle proprietà elettrolitiche di una soluzione e all’individuazione del punto finale di diverse tipologie di titolazioni volumetriche.