Улучшаем кондуктометрические измерения

10 янв. 2023 г.

Статья

Вы когда-нибудь измеряли электропроводность и получали неправильные результаты? В этой статье я раскрою возможные причины и покажу, как вы можете решить некоторые из них.

Само по себе измерение электропроводности выполняется довольно просто. Берем кондуктометрическую ячейку и подходящий прибор, вставляем ячейку в раствор образца и считываем полученное значение. Однако есть нюансы, такие как выбор правильного датчика, температурная зависимость проводимости или поглощение CO₂, которые искажают ваши результаты.

Рассмотрим следующие темы (нажмите, чтобы перейти к теме):

Множество измерительных ячеек – какую использовать?

Первый и самый важный вопрос об измерении проводимости: какой сенсор лучше всего подходит для вашей задачи? Диапазон измерения зависит от константы вашей ячейки проводимости, и поэтому нужно ответить на вопросы:

Какова ожидаемая проводимость моего образца?
Есть ли у моих образцов широкий диапазон электропроводности?
Какой объем образца хватит для измерения?

На рынке доступны различные типы кондуктометрических ячеек. Преимущество двухэлектродных ячеек заключается в том, что они сконструированы с меньшей геометрией и более точны при низкой проводимости. С другой стороны, другие типы измерительных ячеек не оказывают влияния на поляризацию, имеют больший линейный диапазон и менее чувствительны к загрязнениям.

Определение константы ячейки

Каждая кондуктометрическая ячейка имеет свою константу, поэтому ее необходимо регулярно определять. Номинальная константа ячейки зависит от площади платиновых контактов и расстояния между двумя поверхностями:

Однако нет идеальных электродов, и эффективная постоянная ячейки не совсем совпадает с идеальной постоянной ячейки. Таким образом, эффективная постоянная ячейки определяется экспериментально путем измерения подходящего стандарта. Его измеренная проводимость сравнивается с теоретическим значением:

С увеличением срока службы свойства измерительной ячейки могут измениться. Изменение свойств также означает изменение константы ячейки. Поэтому необходимо время от времени проверять константу ячейки эталоном и при необходимости выполнять повторное определение константы ячейки.

Температурная зависимость проводимости

Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему в справочниках обычно указывается проводимость при 20 °C или 25 °C? Причина в том, что сама проводимость очень зависит от температуры и будет меняться при различных температурах. Сравнивать значения проводимости, измеренные при разных температурах, сложно, так как отклонение составляет примерно 2%/°C. Поэтому убедитесь, что вы проводите измерения в термостатируемой ячейке или используете коэффициент температурной компенсации.

Что такое коэффициент температурной компенсации?

Коэффициент температурной компенсации — это поправочный коэффициент, который корректирует измеренное значение при определенной температуре до заданной эталонной температуры. Сам коэффициент зависит от матрицы выборки и различен для каждой выборки.

Какой стандарт мне выбрать?

В отличие от калибровки pH, ячейка проводимости требует калибровки только по одной точке. Для этого вам необходимо выбрать подходящий стандарт, который имеет значение проводимости в том же диапазоне, что и ваш образец, и инертен к внешним воздействиям.

В качестве примера рассмотрим образец деионизированной воды, ожидаемая проводимость которого составляет примерно 1 мкСм/см. Если вы откалибруете ячейку проводимости с более высоким стандартом проводимости около 12,88 мСм/см, это приведет к огромной ошибке в измеренном значении образца.

Большинство ячеек для измерения проводимости не подходят для обоих диапазонов. Для такой низкой проводимости (1 мкСм/см) лучше использовать стандарт проводимости 100 мкСм/см. Несмотря на то, что доступны более низкие стандарты проводимости, правильное обращение с ними становится более сложным. При такой низкой проводимости увеличивается влияние СО₂.

И последнее, но не менее важное: перемешивать или нет?

Это спорный вопрос, перемешивание имеет как преимущества, так и недостатки. Перемешивание позволяет сделать раствор пробы гомогенным, но также может увеличить поглощение углекислого газа из окружающего воздуха.

В любом случае не имеет значения, хотите ли вы перемешивать или нет, просто убедитесь, что одна и та же процедура применяется каждый раз для определения константы ячейки и для определения проводимости вашего образца. Я рекомендую слегка помешивать, потому что тогда стабильное значение достигается быстрее и эффект поглощения углекислого газа практически незначителен.

Заключение

Выполнить кондуктометрические измерения достаточно просто, но перед началом анализа следует тщательно рассмотреть некоторые важные моменты, такие как температурная зависимость, выбор подходящей кондуктометрической измерительной ячейки и выбор калибровочного стандарта. В противном случае могут быть получены ложные результаты.