Měření konduktivity – Průvodce teorií

Elektrická konduktivita je měřena v praxi více než 100 let a je ještě stále důležitým a široce používaným analytickým parametrem. Vysoká spolehlivost, citlivost, rychlá odezva a relativně nízké náklady na přístrojové vybavení činí konduktivitu cenným a snadno použitelným nástrojem pro kontrolu kvality. Elektrická konduktivita je souhrnný nespecifický parametr všech rozpuštěných typů iontů (soli, kyseliny, zásady a některé organické látky) v roztoku. To znamená, že tato technika není schopna rozlišit mezi různými druhy iontů. Odečet je úměrný kombinovanému vlivu všech iontů v měřeném vzorku. Je tedy důležitým nástrojem pro monitorování a sledování široké škály různých typů vody (čistá voda, pitná voda, přírodní vody, provozní vody apod.) a jiná rozpouštědla. Slouží také ke stanovení koncentrace vodivých chemikálií.

... zjistěte více v Průvodci meřením konduktivity ....

2.1 Elektrická vodivost – Základní informace

Elektrická vodivost je schopnost materiálu přenášet elektrický proud. Termín vodivost lze použít také v jiných souvislostech (např. tepelná vodivost). Pro jednoduchost v této příručce termín "konduktivita" se vždy používá ve smyslu elektrické měrné vodivosti.

Přenos elektřiny přes jakoukoliv hmotu vždy vyžaduje přítomnost elektricky nabitých částic. Vodiče lze rozdělit do dvou hlavních skupin na základě povahy těchto nabitých částic. Vodiče v první skupině jsou tvořeny mřížkou z atomů s vnější slupkou elektronů. Elektrony v tomto "elektronovém mraku" se mohou volně oddělovat od svých atomů a přenášet tak elektřinu přes mřížku a tedy také přes materiál. Do této skupiny patří například kovy, grafit a několik dalších chemických sloučenin.

Vodiče v druhé skupině jsou takzvané iontové vodiče. Na rozdíl od vodičů v první skupině není toku proudu způsoben volně se pohybujícími elektrony, ale ionty. Tedy přenos náboje v elektrolyty je vždy spojen s přenosem hmoty. Vodiče v druhé skupině jsou tvořeny elektricky nabitými a pohyblivými ionty a nazývají se elektrolyty. Ionizace probíhá rozpouštěním v polárním rozpouštědle (např. voda) nebo prostřednictvím tání.

2.2 Definice konduktivity


Dle Ohmova zákona (1) je napětí (V) v roztoku přímo úměrné procházejícímu proudu (I):

R = odpor (ohm, Ω)

V = napětí (volt, V)

I = proud (ampér, A)

Odpor (R) je konstanta přímé úměry, kterou lze vypočíst na základě měřeného průchodu proudu, pokud je známé aktuální napětí:

.. zjistěte více v Průvodci měřením konduktivity ..

2.1 Elektrická vodivost – Základní informace

2.2 Definice konduktivity

2.3  Konduktivita roztoků

2.3.1 Rozpuštěné ionty

2.3.2 Samoionizace vody

2.4 Princip měření

2.5 Konduktometrické senzory

2.5.1  2-pólové konduktometrické cely

2.5.2 4-pólové konduktometrické cely

2.5.3 Materiál

2.5.4 Výběr správného senzoru

2.6  Teplotní vlivy

2.6.1 Lineární teplotní korekce

2.6.2 Nelineární korekce

2.6.3 Čistá voda

2.6.4 Bez korekce

2.7 Interference při měření konduktivity

2.7.1 Rozpuštění plynných látek

2.7.2 Vzduchové bubliny

2.7.3 Pövlak na povrchu elektrody

2.7.4 Chyby spojené s geometrií – Efekty pole

Vodivost se měří v širokém spektru aplikací. Druhá část tohoto průvodce je zaměřena na aplikační know-how. Jako první je popsán všeobecný provozní režim pro kalibraci, ověření a měření vodivosti, včetně zvláštního případu měření nízké vodivosti. Dále se popisuje údržba a skladování senzorů vodivosti. V dalších kapitolách je uveden podrobný popis nejdůležitějších aplikací.

Veškerá zařízení na měření vodivosti od společnosti METTLER TOLEDO nabízejí, vedle vodivosti, i další režimy měření. Tabulka 7 obsahuje přehled režimů měření podporovaných měřicím přístrojem. TDS, salinita, konduktometrický popel a měření bioethanolu jsou podrobně popsány v kapitole 3.6.

.. zjistěte více v Průvodci teorií vodivosti ..

3.1 Kalibrace a ověření

3.2 Tipy k použití standardních roztoků

3.3 Měření

3.4 Měření nízké vodivosti

3.5 Údržba a skladování

3.6 Specifické aplikace

3.6.1 TDS

3.6.2 Měření koncentrace

3.6.3 Salinita

3.6.4 Ultračistá voda

3.6.5 Měrný odpor

3.6.6 Konduktometrický popel

3.6.7 Bioethanol

Jak si vybrat správný senzor?

S výběrem správného senzoru vám pomůže kontrola následujících tří kritérií.

1. Chemická stabilita:

• Mezi materiálem senzoru a vzorkem nesmí docházet k chemické reakci.

2. Typ konstrukce:

• 2-pólové konduktometrické cely: nejlepší na měření nízké konduktivity.
• 4-pólové konduktometrické cely: nejlepší na měření střední a vysoké konduktivity.

3. Článková konstanta:

• Senzor s nízkou článkovou konstantou (0,01–0,1 cm-1) používejte k měření nízké konduktivitě
  a senzor s vyšší článkovou konstantou (0,5–1,0 cm-1) používejte k měření vyšší konduktivitě.

... zjistěte více v Průvodci měření konduktivity ....

Vyberte si správný konduktometrický senzor v některém z našich průvodců výběrem senzorů.

Střídavý proud (AC):  pohyb elektrického náboje s pravidelným obracením směru.

Anion:                               záporně nabitý iont.

Kalibrace:                       Empirické stanovení článkové konstanty měřením standardního roztoku.

Kation:                              kladně nabitý iont.

Konstanta cely K [cm-1]:    Teoreticky: K = l / A; Poměr vzdálenosti mezi elektrodami (l) k efektivní ploše průřezu
                                         elektrolytu mezi póly (A).
                                        Konstanta cely se používá pro převod konduktance na konduktivitu a stanovuje se kalibrací.
                                        Rozdíl mezi teoretickou a skutečnou konstantou je způsoben siločárami.

Konduktance G [S]:        schopnost materiálu vést elektřinu.

... zjistěte více v Průvodci měřením konduktivity ....

 

... zjistěte více v Průvodci měřením konduktivity ....

6.1 Faktory teplotní korekce f₂₅ pro nelineární korekci

6.2 Teplotní koeficienty (α-hodnoty) pro standardy konduktivity METTLER TOLEDO

6.3 Faktory převodu konduktivity na TDS