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L'objectif principal de ce guide sur la conductivité est de diffuser des connaissances et de favoriser la compréhension de cette technique d'analyse, afin d'accroître la fiabilité et la précision des résultats. |
Ce guide fournit toutes les bases nécessaires à une bonne compréhension des mesures de conductivité. En outre, tous les facteurs importants qui influencent les mesures et les sources d'erreurs possibles sont examinés. Ce guide ne se limite pas aux aspects théoriques. Il contient aussi une large partie pratique, accompagnée de tutoriels étape par étape et des directives pour réaliser un étalonnage et des mesures fiables, ainsi que des descriptions d'applications spécifiques et une section répondant aux questions fréquemment posées.
Table des matières :
- Introduction à la conductivité
- Théorie, informations de base et définition
- Code de bonnes pratiques
- Foire aux questions
- Glossaire
- Annexe (Facteurs de correction de température)
Vue d'ensemble du Guide théorique des mesures de conductivité :
1. Introduction à la conductivité
La conductivité électrique se mesure en pratique depuis plus de 100 ans et demeure un paramètre d'analyse important, largement utilisé aujourd'hui. Sa fiabilité, sa sensibilité élevée, sa réactivité et le coût relativement faible des équipements font de la mesure de conductivité un outil de contrôle qualité précieux et simple d'utilisation. La conductivité électrique est un paramètre de sommation non spécifique de toutes les espèces ioniques dissoutes (sels, acides, bases et substances organiques) dans une solution. Cela signifie que cette technique n'est pas en mesure de faire la différence entre différents types d'ions. La mesure est proportionnelle à l'effet combiné de tous les ions présents dans l'échantillon. Par conséquent, c'est un outil important pour le contrôle et la surveillance d'un large éventail de types d'eau (eau pure, eau potable, eau naturelle, eau de procédé, etc.) et d'autres solvants. Ce procédé sert également à déterminer les concentrations en produits chimiques conducteurs.
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2. Théorie, informations de base et définition
2.1 Conductivité électrique – Informations de base
La conductivité électrique est la capacité d'un matériau à transporter un courant électrique. Le terme « conductivité » peut également être utilisé dans d'autres contextes (p. ex., conductivité thermique). Par souci de simplicité, dans ce guide, le terme « conductivité » est toujours employé dans le sens de conductivité électrique.
Le transport de l'électricité par une matière nécessite systématiquement la présence de particules chargées. Les conducteurs peuvent être classés en deux groupes principaux selon la nature de leurs particules chargées. Les conducteurs du premier groupe se composent d'un réseau d'atomes autour duquel orbitent des électrons. Les électrons dans ce « nuage d'électrons » peuvent se dissocier librement de leur atome et transporter l'électricité à travers ce réseau et ainsi également à travers
le matériau. Les métaux, le graphite et certains autres composés chimiques font partie de ce groupe.
Les conducteurs du second groupe sont dits conducteurs ioniques. Contrairement aux conducteurs du premier groupe, la circulation du courant n'est pas causée par des électrons se déplaçant librement, mais par des ions. Ainsi, le transfert de charge dans les électrolytes est toujours lié au transport de la matière. Les conducteurs du deuxième groupe se composent d'ions chargés électriquement et pouvant se déplacer, et sont appelés électrolytes. L'ionisation se produit par dissolution d'une substance dans un solvant polaire (comme l'eau) ou par fusion.
2.2 Définition de la conductivité
Selon la loi d'Ohm (1), la tension (V) établie à travers une solution est proportionnelle au courant circulant (I) :
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R = résistance (ohm, Ω)
V = tension (volt, V)
I = courant (ampère, A)
La résistance (R) est une constante de proportionnalité pouvant être calculée avec le flux de courant mesuré si une tension connue est appliquée :
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2.1 Conductivité électrique – Informations de base
2.2 Définition de la conductivité
2.3 Conductivité des solutions
2.3.1 Ions dissous
2.3.2 Auto-ionisation de l'eau
2.4 Principe de mesure
2.5 Sonde de conductivité
2.5.1 Sonde de mesure de conductivité à 2 pôles
2.5.2 Sonde de mesure de conductivité à 4 pôles
2.5.3 Matériau
2.5.4 Choisir la bonne sonde
2.6 Effets de la température
2.6.1 Correction de température linéaire
2.6.2 Correction non linéaire
2.6.3 Eau pure
2.6.4 Aucun
2.7 Interférences avec la mesure de la conductivité
2.7.1 Dissolution de substances gazeuses
2.7.2 Bulles d'air
2.7.3 Revêtement de la surface des électrodes
2.7.4 Erreurs liées à la géométrie – Effets de champ
3. Code de bonnes pratiques
Les mesures de conductivité concernent un large éventail d'applications différentes. La deuxième partie de ce guide se propose d'enrichir votre savoir-faire en matière d'applications. Tout d'abord, un mode opératoire général sera décrit pour l'étalonnage, la vérification et les mesures de conductivité, y compris le cas particulier des mesures de faible conductivité. La maintenance et la conservation des sondes de conductivité seront également examinées. Dans les chapitres suivants, les applications les plus importantes seront décrites en détail.
Tous les conductimètres METTLER TOLEDO offrent d'autres modes de mesure en plus des mesures de conductivité. Le tableau 7 donne une vue d'ensemble des modes pris en charge par un conductimètre. Les mesures de TDS, salinité, cendres conductimétriques et bioéthanol sont décrites en détail à la section 3.6.
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3.1 Étalonnage et vérification
3.2 Conseils d'utilisation des solutions étalons
3.3 Mesure
3.4 Mesures de faible conductivité
3.5 Maintenance et conservation
3.6 Applications spécifiques
3.6.1 TDS
3.6.2 Mesures de concentration
3.6.3 Salinité
3.6.4 Eau ultrapure
3.6.5 Résistivité
3.6.6 Cendres conductimétriques
3.6.7 Bioéthanol
4. Foire aux questions
Comment choisir la bonne sonde ?
Pour choisir la bonne sonde, vous devez prêter attention à trois critères.
1. Stabilité chimique :
- il ne doit se produire aucune réaction chimique entre le matériau de la sonde et l'échantillon.
2. Type de construction :
- sonde à 2 pôles : idéale pour les mesures de faible conductivité ;
- sonde à 4 pôles : idéale pour les mesures de conductivité moyenne à élevée.
3. Constante de cellule :
- Utilisez une sonde ayant une faible constante de cellule (0,01 à 0,1 cm-1) pour les mesures de faible conductivité
et une sonde ayant une constante de cellule plus élevée (0,5 à 1,0 cm-1) pour les mesures de conductivité moyenne à élevée.
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Découvrez la sonde de conductivité adaptée dans notre Guide produit des sondes.
5. Glossaire
Courant alternatif (CA) : Flux de charge électrique avec des directions périodiquement inversées.
Anion : Ion chargé négativement.
Étalonnage : Détermination empirique de la constante de cellule en mesurant une solution étalon.
Cation : Ion chargé positivement.
Constante de cellule K [cm-1] : Théorique : K = l/A ; Rapport de la distance entre les électrodes (I) et la section transversale effective
de l'électrolyte entre les pôles (A).
La constante de cellule s'utilise pour transformer la conductance en conductivité et est déterminée par étalonnage.
La différence entre la valeur théorique et réelle de la constante de cellule est due aux lignes de champ.
Conductance G [S] : Capacité d'un matériau à conduire l'électricité.
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6. Annexe (Facteurs de correction de température)
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6.1 Facteurs de correction de température f25 pour une correction non linéaire
6.2 Coefficients de température (valeurs de α) pour les étalons de conductivité METTLER TOLEDO
6.3 Facteurs de conversion de la conductivité en TDS
