導電率計Ｖ３の製作

Ａ　回路とセル

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時定数は１０^-4 ＝０.１ミリ秒）。これでコンデンサーは（実際にはコンデンサーと抵抗
の両端も）はその時点の最大電圧を保持することになる。しかしこのままでは微少な電圧
変動がコンデンサーの電圧をじりじりと押し上げていく。そこでコンデンサー（と抵抗）
に並列に抵抗２７０ｋを入れる（この時定数は０.２７秒）。始めはコンデンサー（と抵
抗）をショート（リセット）しては計測することを考えたが、この抵抗２７０ｋのおかげ
で、最大電圧は安定し、リセットの必要も無くなった。
　最大電圧保持回路では、ダイオードの電圧降下が問題である。このためオペアンプ
［ＯＰ０７］に対して、抵抗５.６ｋなどと１０ｋの半固定抵抗でオフセット電圧を調節す
る。この半固定抵抗は「ゼロ点調節」のはたらきをする。
［２］電極は、厚さ０.３ｍｍの真ちゅう板を３０×１２ｍｍに切る（２枚）。これを右図
のように曲げ、５０ｍＬビーカーに正対して挟み、ビニールテープで固定する。そして溶
液を５０ｍＬ入れて計測することを基本にする。複数の「セル」を使う場合はそれぞれを
導電率計に対応させ、補正したら電極はビーカーから外さないようにする（外したら補正
し直す）。

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［３］部品表
　　オペアンプ［０８２］　　　×２
　　　　　　　［ＯＰ０７］
　　半固定抵抗（多回転）１ｋ
１０ｋ
　　可変抵抗１ｋ＆つまみ
　　抵抗１Ω　　×５
　　　　１００Ω
　　　　１５０Ω
　　　　２７０Ω　　×２

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　　　　１ｋ　　×２
　　　　２.７ｋ　　×２
　　　　５.６ｋ　　×４
　　　　１０ｋ　　×２
　　　　２７ｋ　　×３
　　　　１００ｋ　　×４
　　　　２７０ｋ　　×２
　　　　５６０ｋ
　　コンデンサー０.００２２μ　　×３
　　　　　　　　０.０４７μ
　　　　　　　　０.１μ　　×２
　　　　　　　　１μ
　　ダイオード１Ｓ１５８８
　　ユニバーサル基板ＩＣＢ−９３Ｓ
　　φ２×２５ｍｍビス・ＳＰワッシャ・ナット　　×４
　　φ２ワッシャ　　×８
　　１０Ｐ溝ありオスコネクター
　　フラットケーブル　　１０ｃｍ
　　赤黒みの虫クリップ＆リード線

Ｂ　調整と計測

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　　　である。
セルに標準溶液�@を５０ｍＬ入れて、電極をつなぐ。「振れ幅調節」を回して表示を
２０.３４に近い数値にして、「直ゼロ端子」と「ＧＮＤ端子」（共に回路図を参照）をア
ナログテスター（ミリアンメーター）につなぎ、「直流ゼロ調節」を回して直流成分がゼ
ロになるようにする。
　そして改めて「振れ幅調節」を回して表示を２０.３６という数値にする。標準溶液を�D
に換え、「ゼロ点調節」を回して表示を０.００という数値にする。また標準溶液を�@に換
え、「振れ幅調節」を回して表示を２０.３６という数値にする。さらに標準溶液を�Dに換
え、「ゼロ点調節」を回して表示を０.００という数値にする。この操作を調節が必要でな
くなるまで数回くり返す。
　最後に標準溶液を�Aに換え、導電率を計測して１０.１４に近い数値になるか調べる。こ
の数値はある程度ずれるので、補正機能を利用して正確な数値を示すようにする。
参考：たとえば�Aの計測例は、１１.１２ｍＳ/ｃｍとなる。
［３］レンジ０〜１０.００ｍＳ/ｃｍの場合は刻みを０.０２（入力は２）とし、標準溶液
�A、�B（目的によっては�C）、�Dを用いて、同じように調節する。
　レンジ０〜７.００ｍＳ/ｃｍの場合は刻みを０.０２とし、標準溶液�B、�C、�Dを用いて、
同じように調節する。
　 この導電率計は３つのレンジで使うことができる。なお調節済みの導電率計が、電源を
入れてクリップが外れた状態で０.００からすこしずれる場合は、「ゼロ点調節」のみを回
して０.００にする。
［４］２−ブロモ−２−メチルプロパンの６０％エタノール・水混合溶媒中における加水
分解
　　　　(ＣＨ₃)₃ＣＢｒ　＋　Ｈ₂Ｏ ―→ (ＣＨ₃)₃ＣＯＨ　＋　ＨＢｒ
　２−ブロモ−２−メチルプロパン　　　　　　　　　　　　　臭化水素
　　　　　　　　　　　　　　２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン
の反応速度定数を求めるために、溶液の導電率の変化を計測した。導電率は生成する臭化
水素によって生じる。レンジは０〜７.００ｍＳ/ｃｍである。
　計測例（温度は２０.３±０.２℃）は次ページの表の左２列目のようであった。３０分
後の導電率は、反応終了時のものと見なした。
　この求核置換反応は１次になり、次の速度式と積分式が成り立つ。
　　　　−ΔＣ/Δｔ ＝ ｋＣ
　　　　−ｌｏｇ(Ｃ／Ｃ₀) ＝ (ｋ／２.３)×ｔ
　　　　　　ｌｏｇ：常用対数（１０を底とする対数）
　　　　　　Ｃ₀：初濃度
反応終了時の臭化水素の導電率 κ_∞ は、スタート時の２−ブロモ−２−メチルプロパンの

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　　　時間　　　　ＨＢｒの導電率　　　Ｃ／Ｃ₀ 　　　−ｌｏｇ(Ｃ／Ｃ₀)
　　　０[分]　　　０[ｍＳ/ｃｍ]　　　１.０００　　　　０.０００
　　　０.５　　　 ０.５０　　　　　　０.８６８　　　　０.０６１
　　　１　　　　　１.０４　　　　　　０.７２６　　　　０.１３９
　　　１.５　　　 １.４６　　　　　　０.６１６　　　　０.２１０
　　　２　　　　　１.８０　　　　　　０.５２６　　　　０.２７９
　　　３　　　　　２.３０　　　　　　０.３９５　　　　０.４０３
　　　４　　　　　２.６４　　　　　　０.３０５　　　　０.５１６
　　　５　　　　　２.９２　　　　　　０.２３２　　　　０.６３５
　　３０　　　　　３.８０
モル濃度に対応する。そしてある時点の臭化水素の導電率 κ は、反応で消費されたこの
反応物質のモル濃度に対応する。したがって次の関係式が成り立つ。
　　　　Ｃ／Ｃ₀ ＝ (κ_∞−κ)／κ_∞
　−ｌｏｇ(Ｃ／Ｃ₀) と時間をグラフにすると、ほぼ直線になる。



　積分式を最小２乗法で求めると
　　　　−ｌｏｇ(Ｃ／Ｃ₀) ＝ ０.１２７６ｔ＋０.０１０
これから反応速度定数は
　　　　０.１２７６×２.３ ＝ ０.２９３[１/分]
となった。

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