قياس درجة التوصيلية الكهربية - دليل النظرية

تم قياس التوصيلية الكهربية عمليًا لأكثر من 100 عام ولا تزال تمثل معلمة تحليلية مهمة وتُستخدم على نطاق واسع اليوم. إن الموثوفية العالية والحساسية والرد السريع والانخفاض النسبي في تكلفة المعدات يجعل من التوصيلية الكهربية أداة ذات قيمة وسهلة الاستخدام لمراقبة الجودة. تمثل التوصيلية الكهربية مجموع معلمة غير محددة عبر جميع الأنواع الأيونية المذابة (الأملاح والمواد الحمضية والمواد القاعدية وبعض المواد العضوية) في محلول. وهذا يعني أن هذه التقنية غير قادرة على التفريق بين أنواع مختلفة من الأيونات. تعتبر القراءة متناسبة مع التأثير المشترك لجميع الأيونات في العينة. ولهذا، فإنها تعتبر أداة مهمة لمراقبة أنواع مختلفة من المياه ورصدها على نطاق واسع (المياه النقية، مياه الشرب، المياه الطبيعية، المياه المعالجة، وغير ذلك) والمذيبات الأخرى. وتُستخدم أيضًا في تحديد تركيزات المواد الكيميائية ذات التوصيلية الكهربية.

... اطلع على المزيد في دليل نظرية قياس التوصيلية الكهربية ....

2.1 التوصيلية الكهربية – المعلومات الأساسية

التوصيلية الكهربية هي القدرة التي تكمن في مادة تحمل تيارًا كهربيًا. يمكن استخدام مصطلح التوصيلية الكهربية أيضًا في سياقات أخرى (مثل التوصيلية الحرارية). بهدف التبسيط، يُستخدم مصطلح "التوصيلية" في هذا الدليل دائمًا في مستشعر التوصيلية الكهربية.

يستلزم نقل الكهرباء خلال المواد دائمًا وجود جزيئات مشحونة. يمكن تصنيف الموصلات إلى مجموعتين رئيسيتين بناءً على طبيعة الجزء المشحون. تتألف الموصلات الموجودة بالمجموعة الأولى من شبكة من الذرات ومدار خارجي من الإلكترونات. قد تنفصل الإلكنرونات الموجودة في هذه "السحابة الإلكترونية" بحرية من ذراتها وتنقل الكهرباء خلال الشبكة وبالتالي خلال
المواد أيضًا. تنتمي المعادن والجرافيت وقليل من المركبات الكيميائية الأخرى إلى هذه المجموعة.

يُطلق على الموصلات في المجموعة الثانية الموصلات الأيونية. وعلى النقيض من موصلات المجموعة الأولى، فإن تدفق التيار لا ينشأ بسبب الإلكترونات التي تتحرك بحرية وإنما بسبب الأيونات. وبالتالي، فإن نقل الشحن في إلكتروليتات يرتبط دائمًا بنقل الأشياء. تتألف الموصلات في المجموعة الثانية من أيونات مشحونة ومنقولة كهربيًا ويُطلق عليها اسم إلكتروليتات. يحدث التأين بسبب الذوبان في مذيبات قطبية (مثل المياه) أو خلال الذوبان.

2.2 تعريف التوصيلية الكهربية


طبقًا لقانون أوم (1) الجهد (V) الناشئ خلال محلول يتناسب مع التيار المتدفق (I):

R = المقاومة(أوم، Ω)

V = الجهد (فولت، V)

I = التيار (أمبير، A)

تُعتبر المقاومة (R) بمثابة ثابت التناسب ويمكن حسابها من خلال تدفق التيار المقيس في حالة استخدام جهد معروف:

.. اطلع على المزيد في دليل نظرية قياس درجة التوصيلية الكهربية ..

2.1 التوصيلية الكهربية – المعلومات الأساسية

2.2 تعريف التوصيلية الكهربية

2.3  التوصيلية الكهربية للمحاليل

2.3.1 الأيونات المُذابة

2.3.2 التأين الذاتي للمياه

2.4 مبدأ القياس

2.5 مستشعر التوصيلية الكهربية

2.5.1  خلية التوصيلية الكهربية ذات القطبين

2.5.2 خلية التوصيلية الكهربية المكونة من 4 أقطاب

2.5.3 المواد

2.5.4 تحديد المستشعر الصحيح

2.6  تأثيرات درجة الحرارة

2.6.1 تصحيح درجة الحرارة الخطي

2.6.2 تصحيح غير خطي

2.6.3 الماء النقي

2.6.4 لا شيء

2.7 التداخل مع التوصيلية الكهربية

2.7.1 ذوبان المواد الغازية

2.7.2 فقاعات الهواء

2.7.3 طلاء سطح القطب الكهربي

2.7.4 الأخطاء المرتبطة بالشكل الهندسي - تأثيرات المجال

تقاس التوصيلية الكهربية في نطاق واسع من التطبيقات المختلفة. يوفر الجزء الثاني من هذا الدليل الكثير من المعرفة الفنية بالتطبيق. أولاً، تم وصف وضع التشغيل العام للمعايرة والتحقق وقياسات التوصيلية الكهربية بما في ذلك الحالة الخاصة لقياس التوصيلية الكهربية المنخفضة. علاوةً على ذلك، تمت مناقشة الصيانة وتخزين مستشعرات التوصيلية الكهربية. وفي الفصول التالية، نذكر بالتفصيل التطبيقات الأكثر أهمية.

توفر أجهزة قياس التوصيلية الكهربية من شركة METTLER TOLEDO أوضاع قياس أخرى إلى جانب قياسات التوصيلية الكهربية. يوفر الجدول 7 نظرة عامة على أوضاع القياسات التي يدعمها جهاز القياس. وذكرنا بالتفصيل قياسات TDS والملوحة وتوصيلية الرماد والإيثانول الحيوي في القسم 3.6.

.. اطلع على المزيد في دليل نظرية قياس درجة التوصيلية الكهربية ..

3.1 المعايرة والتحقق

3.2 تلميحات استخدام الحلول القياسية

3.3 القياس

3.4 قياسات التوصيلية الكهربية المنخفضة

3.5 الصيانة والتخزين

3.6 تطبيقات خاصة

3.6.1 TDS

3.6.2 قياسات التركيز

3.6.3 الملوحة

3.6.4 الماء فائق النقاء

3.6.5 المقاومة

3.6.6 توصيلية الرماد

3.6.7 الإيثانول الحيوي

كيف أختار نظام المستشعر المناسب والصحيح؟

سيساعدك التحقق من المعايير الثلاثة التالية على اختيار المستشعر المناسب والصحيح.

1. الاستقرار الكيميائي:

• يجب ألا يحدث أي تفاعل كيميائي بين مادة المستشعر والعينة.

2. نوع الهيكل:

• المستشعر ثنائي القطب: الأفضل لقياسات التوصيلية الكهربية المنخفضة
• المستشعر رباعي القطب: الأفضل لقياسات التوصيلية الكهربية المتوسطة إلى المرتفعة

3. ثابت الخلية:

• استخدم مستشعرًا ذا ثابت خلية منخفض (0.01–0.1 سم-1) لقياسات التوصيلية الكهربية المنخفضة
  ومستشعرًا ذا ثابت خلية أعلى (0.5–1.0 سم-1) لقياسات التوصيلية الكهربية المتوسطة إلى المرتفعة.

... اطلع على المزيد في دليل نظرية قياس التوصيلية الكهربية ....

ابحث عن المستشعر المناسب للتوصيلية الكهربية في دليل منتج المستشعرات الشامل

التيار المتردد (AC):  تدفق الشحنة الكهربية التي تعكس اتجاهها دوريًا.

أنيون:                               أيون سالب الشحنة.

معايرة:                       تحديد تجريبي لثابت الخلية من خلال قياس محلول معياري.

كاتيون:                              أيون موجب الشحنة.

ثابت الخلية K [سم-1]:    النظري: K = l / A; معدل المسافة بين الأقطاب الكهربية (l) إلى مساحة القطاع العرضي الفعلية
                                         للإلكتروليت بين الأقطاب (A).
                                        يُستخدم ثابت الخلية لتحويل قابلية التوصيل الكهربى إلى التوصيلية الكهربية ويتم تحديده بواسطة المعايرة.
                                        والاختلاف بين ثابت الخلية النظري والفعلي ناتج عن خطوط المجال.

قابلية التوصيل الكهربى G [S]:        قدرة المادة على توصيل الكهرباء.

... اطلع على المزيد في دليل نظرية قياس التوصيلية الكهربية ....

 

... اطلع على المزيد في دليل نظرية قياس التوصيلية الكهربية ....

6.1 عوامل تصحيح درجة الحرارة f₂₅ for للتصحيح غير الخطي

6.2 معاملات درجة الحرارة (قيم α) للمحاليل العيارية للتوصيلية الكهربية من شركة METTLER TOLEDO

6.3 عوامل تحويل التوصيلية الكهربية إلى TDS