Conductímetro
El conductímetro (també conductivímetro) o medidor de conductivitat, és un instrument electroanalítico utilisat per a determinar la conductivitat elèctrica de les dissolució. Bàsicament és un ohmímetro de corrent alterna que medix la corrent que circula entre dos electrodos pròxims entre sí, colocats en l'interior d'una sonda, que se sumergixen en la dissolució a examinar. L'aparat medix la resistència elèctrica que al pas de la corrent eixercix el líquit de la dissolució entre els dos electrodos,[1] segons la següent equació:
a on és la conductivitat de la dissolució, R és la resistència que medix el conductímetro, l la distància entre els electrodos i A l'àrea superficial d'estos.
El conductímetro té múltiples aplicacions en investigació, ingenieria i mig ambient, sent d'us comú en hidroponía, acuicultura, acuaponía i en anàlisis ambientals d'aigües naturals[2] per a monitorear la cantitat de nutrients, sals o impurees en l'aigua.
Fonamente
[editar | editar còdic]Les dissolució electrolítiques permeten el pas de l'electricitat entre dos electrodos; és dir, presenten conductivitat elèctrica. Al contrari de lo que ocorre en els conductors metàlics o electrònics, en el cas de les dissolució electrolítiques, són els ions, que en poder desplaçar-se en el sí de la dissolució, els que transporten l'electricitat. La facilitat de transport, o siga, la conductivitat de la dissolució, dependrà de la velocitat dels ions, de la càrrega, de la viscosidad del mig en el que es mouen i del seu tamany.[3]
Esta conductivitat pot ser determinada per mig de l'ocupació d'un instrument conegut com conductímetro, basat en un circuit de resistències de pont de Wheatstone, similar a l'utilisat per a medir la resistència dels conductors electrònics. En atres paraules, es tracta d'un medidor de resistència elèctrica, pero en este cas d'una dissolució iònica. En tractar-se de dissolució, la resistividad esta influïda per la superfície dels electrodos i per la distància a la que es troben, per lo que, la resistència de la solució es medix amprant dos electrodos plans o cilíndrics que deuen estar separats per una distància fixa i coneguda.[4]
a on l és dita distància, en cm, i A la superfície dels electrodos, expressada en cm2, sent ρ (rho) la conductivitat específica, que s'expressa en ohms per centímetro (Ω.cm). L'inversa de la resistència elèctrica és la conductància i l'inversa de la resistividad específica és la conductivitat específica, κ, en lo que
En les mides de conductivitat de les dissolució no és possible utilisar corrent contínua, puix en dit cas es produirien reaccions d'electrólisis. Per a evitar esta situació, s'ampra corrent alterna de molt baixa tensió, pero d'alta freqüència, en rancs típics que van des d'1-3 kHz, en lo que els canvis en la dissolució que puguen produir-se en un semiciclo, s'invertixen en el següent.[3]
Dispositiu de mida
[editar | editar còdic]El sistema per a la mida de la conductivitat (conductímetro) està format per l'instrument de mida i una cèlula de conductivitat, que és la que s'introduïx en les dissolució la conductivitat de la qual es desija conéixer. ya que la conductivitat de la dissolució està molt afectada per la temperatura a la que es troba la dissolució, els conductímetros moderns solen incloure una sonda de mida de la temperatura, que permet realisar els correccions oportunes. Les cèlules de conductivitat clàssiques està formades per dos electrodos, generalment de platí, tradicionalment representades com dos plaques metàliques, cada una d'elles d'un cm2 de superfície en una separació entre elles d'un centímetro. En la pràctica i per raons de comoditat en el maneig, els electrodos solen ser cilíndrics i disposts concéntricamente i tant la superfície com la separació no tenen que ser necessàriament d'un cm2 o un cm, respectivament, ya que, generalment, per a major precisió, l'aparat es calibra utilisant dissolució patró de conductivitat perfectament establida. També existixen cèlules de mida de quatre electrodos, que se solen utilisar per a dissolució poc transparents o quan presenten alta conductivitat. Per als casos en que les conductivitat esperades són molt altes o els mijos a on es va a realisar la mides són altament corroents, existixen també celes de mida per inducció,[5] ya que presenten la ventaja de que el decorregut no mulla les parts elèctriques del sensor. Este tipo de dispositius utilisen dos bobines acoplades inductivamente: una bobina impulsora o emissora de camp electromagnètic i una atra, receptora. Abdós s'integren en la carcassa que conforma la sonda, que dispon d'un orifici pel que passa la dissolució a medir. Un voltage altern sinusoidal estimula la bobina emissora, generant un camp elèctric en el decorregut, per la conductivitat del decorregut (presència de cationes i aniones) est genera un voltage en la bobina receptora.[6] L'intensitat de la corrent generada esta relacionada en la conductivitat de la dissolució, ya que és proporcional al número d'ions lliures que es troben el decorregut. Este tipo de sonda o cela de mida de la conductivitat no és adequat per a medir la conductivitat d'aquelles dissolució en molt baix contingut de ions.
Encara que en realitat es tracta de mides de resistència elèctrica dels decorreguts o dissolució, la conductivitat s'expressa en siemens, que és l'unitat de mida de la conductància en el sistema internacional de mides (SI). Un siemens (S) és l'inversa del ohm, Ω (S = 1/Ω) i com depén de la distància recorreguda pels ions del mig, la mida del conductímetro deuria donar-se en S.m-1. No obstant, este valor és molt baix per a les conductivitat típiques de les dissolució químiques o de les aigües naturals (per eixemple, l'aigua de mar té una conductivitat d'al voltant de 5 S.m-1), per lo que els conductímetros amprats en els laboratoris habitualment mostren el resultat de la conductivitat en μS.cm-1 o en ms.cm-1, quan es tracta de dissolució iòniques relativament concentrades.
Compensació de temperatura
[editar | editar còdic]La conductivitat d'una solució depén en gran mida de la temperatura. Esta té un doble efecte sobre els electrolitos, influïx en la seua dissolució i en la movilitat iònica, al mateix temps que fa que la viscosidad del mig siga menor, lo que també facilita la movilitat dels ions. En conseqüència, a diferència de lo que ocorre en els metals, la conductivitat dels electrolitos comuns sol aumentar quan aumenta la temperatura. En fins comparatius, per a poder relacionar unes conductivitat en unes atres, la conductivitat se sol indicar per a una temperatura estàndar de 25 °C i quan la mida es fa a diferent temperatura, s'utilisen els denominats Coeficients de Temperatura (CT), que permeten estimar el valor de conductivitat que la mostra tindria a la temperatura de referència (25 °C), eliminant d'eixa forma l'efecte de la temperatura en dit valor de conductivitat. Si no es dispon del valor de CT, es pot aproximar, per a solucions acuosas, afegint un 2% de variació per cada °C.[6]
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Conductivitat elèctrica». Archivat des d'el original, el 3 de març de 2010. Consultat el 21 d'agost de 2012.
- ↑ Reeve, Roger N. (2002). Introduction to environmental analysis (en Inglés), Chichester: John Wiley & Sons, pp. 59-60. ISBN 0-471-49295-7.
- ↑ 3,0 3,1 Dies Penya; Roig Muntaner, {{{nom2}}} (1975). «Cap. 32. Conductivitat electroquímica», Química Física (II), Madrit: Alhambra. ISBN 84-205-0575-7.
- ↑ Bockris, J. O'M. (1998). Modern Electrochemistry, 2nd. edició, Springer. ISBN 0306455552.
- ↑ Crison Instruments. «La mida de conductivitat. Una miqueta de teoria». Consultat el 2024-07-10.
- ↑ 6,0 6,1 «Medició de Conductivitat en decorreguts - Bürkert Fluïu Control Systems». www.burkert.es. Consultat el 2024-07-10.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Conductímetro» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.