电导率Conductivity测量Measurements校准说明Calibration Notes
1 测量电导率Measuring Conductivity
电导率是衡量溶液中每单位体积移动离子数量的指标。乍一看，这似乎是一个简单的测量：将两块导电板放入溶液中，连接电池和电流表，然后读取电流。溶液的电阻可以通过欧姆定律计算：R（欧姆）= 电压（伏特）/电流（安培）。R (Ohms) = Voltage (Volts) / Current (Amps).。电导率Conductance就是电阻resistance的倒数reciprocal。电导率 = 1/R。电导率的单位以前是欧姆Ohm倒过来拼写（Mho），但现在电导率以西门子Siemens（S）或微西门子micro Siemens（uS）表示。
图1：离子溶液中正离子（红色）和负离子（蓝色）的数量相等。该模型试图通过向正离子提供电子并从负离子获取电子来测量溶液电阻。
这种模型的问题在于，溶液中的离子是自由移动的，它们会迅速迁移——正离子向负极板移动，负离子向正极板移动，如图2所示。一旦离子都被拉到一边或另一边，并且一旦它们的电荷被中和，电路中的电流就会降至零。这会发生得非常快。
图2：由于离子是可移动的，它们会迅速聚集到带相反电荷的极板上。一旦离子被分离并中和，外部电路中的电流就会停止。您无法进行测量。
通过快速交替“电池”电压的极性来解决这个问题。在MicroLab FS-522中，电压以大约每秒1000次的速度从+100毫伏变为-100毫伏。这使得离子保持混合状态。
在每个电压周期快要结束时，MicroLab会非常快速地测量由离子在极板上接受或释放电子引起的电流。这种对随机混合的离子群进行的测量，能够很好地反映溶液中每单位体积的离子数量，即溶液的离子浓度。
图3：MicroLab向电极提供一个小的交流电压。由于这个电压正负持续时间完全相同，在每个施加电压的“周期”结束时，离子完全混合。电流测量正是在这个最大随机性点进行。
2 电导电极 The Conductance Electrode
电导电极非常简单。它们由两个平行的导电板组成，这些板由不会与溶液中的离子或溶剂发生化学反应的材料制成。这限制了可用材料的范围，基本限于铂、金和碳（石墨）。
图4：两个石墨电极嵌入环氧树脂管中。铣削出的槽使电极表面暴露于溶液中。
MicroLab 160型电导电极使用两个平行的石墨电极。它们嵌入一个1/2英寸的环氧树脂棒中，末端附近有一个铣削出的槽，允许溶液接触裸露的石墨。
电极的保养在此很重要。制造过程产生的石墨电极表面是洁净的，并且电极之间的面积误差约为±10%。这意味着，如果想比较测量结果，必须通过将电极浸入几种标准溶液中并绘制校准曲线来进行校准。
洁净度Cleanliness：
电极表面必须非常洁净。这意味着在使用前和存放前，必须用蒸馏水彻底冲洗。如果离子化合物（盐类）在电极上干涸，可以通过在室温下用稀盐酸浸泡数小时来清洁。然后用蒸馏水彻底冲洗。如果不洁净，它将无法工作。
水合Hydration：
电极表面在放入测试溶液之前必须被水分子覆盖。您可以通过在使用前将电极浸泡在蒸馏水中几分钟来完成此操作。
气泡Bubbles：
在将电极从一种溶液转移到另一种溶液时，石墨电极表面可能会形成气泡。您可以摇动电极或甚至轻轻敲击烧杯侧面来去除气泡。
3 校准 Calibration
Step1
打开您的MicroLab FS-522并启动软件。选择“MicroLab Experiment”图标。
Step2
现在点击“添加传感器Add Sensor”按钮，并选择“电导率探头Conductivity Probe”。
2.1添加传感器Add Sensor
2.2电导率探头Conductivity Probe
Step3
请点击电导输入conductance input，然后选择“高量程High Range”（0-20,000 µS）或“低量程Low Range”（0-2000 µS）。
将电导探头插入 MicroLab FS-522。
然后点击“下一步”，准备校准传感器。
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Step4
现在点击“执行新校准Perform New Calibration”。您已准备好开始校准过程calibration process。
4 配制校准溶液Mixing CalibrationSolutions
使用下面的校准溶液菜单calibration solution menu，配制几种（至少三种）在您老师指定范围内的标准溶液standard solutions。您可以将这项工作分配给实验室的各个小组，每个小组配制一个校准标准。您可以使用500毫升水和一半量的盐来制作“半批次half-batches”
溶液表1 电导标准溶液的配制 Preparation of Conductance Standards
Grams of NaCl per liter (1000.0 mL) of deionized or distilled water:
每升（1000.0 mL）去离子水或蒸馏水中的NaCl克数：
| 2.000 克 | 3860 uS |
|---|---|
| 1.500 克 | 2930 uS |
| 1.000 克 | 1990 uS |
| 0.500 克 | 1020 uS |
| 0.200 克 | 415 uS |
| 0.150 克 | 315 uS |
| 0.100 克 | 210 uS |
| 0.050 克 | 105 uS |
电导率值在 下测得
Step5
点击“添加校准点Add a Calibration Point”以准备校准您的电导电极conductance electrode。
Step6
此屏幕将会出现。带有绿色条的显示是变化率表rate-of-change meter。当探头处于平衡equilibrium并稳定stable时，它会居中centers。传感器历史图表Sensor History graph显示了校准过程calibration process的历史记录history。
Step7
如果红色变化率指针移动过快，您可以通过点击“显示高级校准控制Show Advanced Calibration Controls”框，然后调整滑块到适当的传感器灵敏度来降低灵敏度。
在“实际值Actual Value”框中输入标准的实际值。将电导电极放入您的电导标准溶液中，并等待其达到平衡。您可以观察历史图表上升并稳定下来。用电极搅拌Stir，直到此图表稳定且指针needle在变化率表上的绿色“平衡equilibrium”条中稳定settles下来。然后点击“确定OK”。
Step8
校准图将出现，并添加了一个校准点：
使用至少两个额外的标准溶液重复此过程。您需要的标准溶液数量至少要比您选择使用的拟合线阶数多一个。如果您进行线性拟合，两个点定义一条线，而第三个点（如果在线上）则证明您是正确的。如果您进行二阶多项式拟合，则需要四个点。三个点将定义该曲线，而第四个点将证明您是正确的。
Step9
完成后，点击“接受并保存此校准”。您需要保存文件——它应该默认保存到MicroLab软件文件夹中的校准文件夹。请确保您知道它保存的位置。
Step10
这是一个示例校准图。此图使用了线性拟合linear line fit，相关系数correlation coefficient为0.999935——四个9是非常好的。完美拟合会产生1.0000的相关系数。
Step11
校准图保存后，您就可以开始实验了。您可以在未来的实验中将此校准与同一探头probe一起使用。