انواع هدایت سنج آزمایشگاهی چیست؟ – قیمت و کاربرد آن ها

دستگاهی که از دو الکترود پلاتینه یکسان ساخته شده و برای اندازه گیری هدایت محلول ها مورد استفاده قرار می گیرد، هدایت سنج آزمایشگاهی نام دارد. در مایعات میزان رسانایی نمک های موجود در آن، هدایت الکتریکی این مایعات را تعیین می کند که این رسانایی با هدایت سنج آزمایشگاهی یا همان کنداکتومتر اندازه گیری می شود. از این وسیله در آزمایشات محیطی و آنالیز آب استفاده می شود. این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک ما را با این وسیله و کاربردهای آن آشنا می کند.

فهرست مطالب :

۱- هدایت الکتریکی چیست؟

۲- هدایت سنج آزمایشگاهی چیست؟

۳- اصول انتخاب دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی

۴- اصول و طرز کار دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی

۵- کاربرد دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی

۶- تعیین هدایت الکتریکی آب

۷- انواع مختلف دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی

۸- خرید و فروش دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی

۹- تیتراسیون هدایت سنج

۱- هدایت الکتریکی چیست؟

به توانایی آب برای هدایت جریان الکتریکی که به غلظت مواد یونی موجود در آن بستگی دارد، هدایت الکتریکی می گویند. با تجزیه نمک ها در آب به یون های مثبت و منفی، جریان الکتریکی توسط این یون ها منتقل می شود که به معنای رسانایی آب می باشد. هر چه آب خالص تر باشد هدایت الکتریکی آن کم خواهد بود و به عنوان یک عایق عمل می کند. ولی وجود یون ها رسانایی الکتریسیته در محلول ها را بالا برده و قابلیت هدایت الکتریکی افزایش و مقاومت الکتریکی کاهش می یابد.

۲- هدایت سنج آزمایشگاهی چیست؟

یکی از پارامترهای مهم آزمایشگاهی هدایت الکتریکی می باشد که با اندازه گیری مقاومت محلول ها و بر حسب میزان اسیدیته، قلیائیت و نمک محلول ها تعیین می شود. وقتی تعیین میزان شوری آب مدنظر باشد و یا هدف، به دست آوردن آب خالص باشد، هدایت الکتریکی در آن تعیین می شود. برای اندازه گیری این پارامتر در آزمایشگاه از وسیله ای به نام هدایت سنج آزمایشگاهی یا کنداکتومتر استفاده می شود. در ساده ترین شکل از این دستگاه، دو الکترود فلزی که از جنس پلاتین می باشند به طور موازی در یک محفظه ی شیشه ای مقاوم مانند پیرکس قرار گرفتند که پیل کنداکتومتری را تشکیل می دهند. هدایت الکتریکی محلول ها با قرار دادن پیل کنداکتومتری درون آن و برقرار کردن یک ولتاژ مناسب اندازه گیری می شود.

نکته :

جریان برقی که دردستگاه اندازه گیری استفاده می شود، متناوب و با فرکانس بین ۶۰ تا ۱۰۰ هرتز می باشد. چون جریان برق مستقیم محلول ها را تجزیه الکتریکی می کند.

توجه :

واحد هدایت الکتریکی ویژه آب میکروموس بر سانتیمتر و در سیستم SI، میکروزیمنس بر سانتیمتر می باشد. آب باران هدایت الکتریکی بین ۲ تا ۱۰۰ میکروموس بر سانتی متر و آب های سطحی هدایت الکتریکی بین ۹۰ تا چند هزار میکروموس داشته و هدایت در آب های آزاد برابر با ۹۰۰۰۰ میکرو موس می باشد.

۳- اصول انتخاب دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی :

از ویژگی هایی که باید در انتخاب یک دستگاه هدایت سنج یا کنداکتومتر رعایت کنیم می توان به قابلیت کالیبره کردن اتوماتیک دستگاه، بازه و دقت اندازه گیری بالا، داشتن قابلیت اندازه گیری PH تا ۱۴ (برای اکسیژن تا ۲۰) ppm، برخورداری از سنسور حرارتی و داشتن استاندارد IP67 و ضد آب بودن را نام برد.

۴- اصول و طرز کار دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی :

در دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی ۴ الکترود وجود دارد که جریان الکتریکی به دو الکترود خارجی وصل شده و ولتاژ بین دو الکترود داخلی اندازه گیری می شود. همان طور که گفته شد جنس این الکترودها از پلاتین می باشد. اساس اندازه گیری هدایت الکتریکی، قانون اهم و با اندازه گیری سطح و فاصله ی الکترودها می باشد. این دستگاه ها را برای دقت بیشتر با به کارگیری الکترولیت های با ضریب هدایت مشخص، کالیبره می کنند. اما کاربرد هدایت سنج های صنعتی با استفاده از روش های القایی می باشد که در این روش سنسورهای تعیین ضریب هدایت، توسط مایع خیس نمی شوند. در صنعت سیم پیچ های جفتی استفاده می شوند. یکی کویل های (سیم پیچ های) القایی استفاده شده در این روش با وارد کردن ولتاژ مشخص، میدان مغناطیسی ایجاد می کند و در سیم پیچ دیگر از ترانسفورمر کویل ثانویه ایجاد می شود.

نکته :

چون دما در هدایت الکتریکی بسیار موثر می باشد (افزایش دما باعث بالا رفتن ضریب هدایت الکتریکی می شود)، یا باید دستگاه های استفاده شده در همان دما کالیبره شوند و یا باید از وسایل دارای عایق دمایی باید استفاده شود.

۵- کاربرد دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی :

برای آزمایشات محیطی مانند تعیین سالم بودن آب حوضچه ها و همچنین برای آنالیز آب خالص از دستگاه کنداکتومتر استفاده می شود. در تصفیه آب، آکواریوم ها، صنعت آبکاری، عکاسی، رشد و نمو گیاهان، آزمایشگاه ها، کاغذ سازی، محل تخم گذاشتن و پرورش ماهی ها، کنترل کیفیت و موارد بسیار زیاد دیگر از این دستگاه استفاده می شود. در مواردی هم که حساس به رسانایی محلول ها هستند مانند ترکیب کردن، از این دستگاه برای اندازه گیری هدایت الکتریکی استفاده می شود. برای تعیین مقدار نمک ها، ناخالصی ها و مواد مغذی در آب از کنداکتومتر استفاده می شود که برای آب شرب و ماهیان آکواریومی بسیار حائز اهمیت می باشد. سنسور اندازه گیری هدایت الکتریکی مقدار EC را در ورود و خروج دستگاه تصفیه آب اندازه گیری می کند.

رسانایی و هدایت الکتریکی در موادی مانند پلیمرهای رسانا که که در سلول های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرد، با استفاده از کنداکتومتر انجام می شود.

۶- تعیین هدایت الکتریکی آب :

به توانایی آب برای هدایت جریان الکتریکی که به غلظت مواد یونی موجود در آن (یون های مثبت و منفی) و دما بستگی دارد، هدایت الکتریکی می گویند. کیفیت آب و طبقه بندی آن با اندازه گیری هدایت الکتریکی آب تعیین می شود. واحد تعیین هدایت الکتریکی میکروموس بر سانتیمتر می باشد. در تعیین هدایت الکتریکی محلول، ابتدا یک محلول استانداردی از کلرید سدیم (یک صدم مولار) در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد با هدایت الکتریکی مشخص تهیه و سپس هدایت الکتریکی نمونه مورد نظر با دستگاه و فرمول مشخص به دست می آید.

توجه :

در آب رابطه ی خطی بین هدایت الکتریکی و غلظت املاح موجود در آب وجود دارد. اما در صورت وجود ناخالصی ها به مقدار زیاد در آب، به خاطر تأثیر مخالف حرکت یون ها بر هم، این رابطه ی خطی بر هم می خورد.

۷- انواع مختلف دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی :

دستگاه هدایت سنج دارای انواع مختلف قلمی، رومیزی و پرتابل می باشد. هر کدام از این دستگاه ها با توجه به نوع خود دارای کاربردهایی می باشد به طوری که در بیرون از آزمایشگاه، انواع قلمی و پرتابل کاربرد دارد. اما نوع رومیزی دارای کارایی هایی چون اندازه گیری مقاومت الکتریکی، دما، PH، NaCl و میزان شوری را داشته و نمی توان آن را به بیرون از آزمایشگاه برد. سازندگان در این دستگاه ها قابلیت هایی چون ذخیره اطلاعات، کالیبراسیون اتوماتیک و چند نقطه ای را نصب می کنند.

۸- خرید و فروش دستگاه هدایت سنج آزمایشگاهی :

این دستگاه را می توان از شرکت های معتبری که در زمینه فروش ابزار و تجهیزات آزمایشگاهی فعال هستند تهیه کرد. این شرکت ها به طور مستقیم و یا غیر مستقیم و مجازی می توانند این وسیله را در اختیار آزمایشگاه ها و کارخانجات مربوطه قرار دهند. کنداکتومتر در انواع مختلف قلمی، رومیزی و پرتاپل و با توجه به برندهای مختلف می تواند دارای قیمت های مختلفی باشد.

۹- تیتراسیون هدایت سنج :

وقتی که در انجام یک واکنش شیمیایی، با اضافه کردن هر واکنش دهنده، هدایت الکترولیتی مخلوط به طور مداوم اندازه گیری شود، تیتراسیون هدایت سنج نامیده می شود. وقتی تغییر ناگهانی در هدایت سنج (هدایت الکترولیتی) که نتیجه ی تغییر در غلظت های دو یون هیدروکسیل و هیدروژن در آب می باشد، اتفاق بیفتد، نقطه اکی والان و پایانی مشخص می شود. نقطه پایانی اکی والان با جایگزین شدن یون های Na⁺ با یون های هیدروکسیل و کاهش میزان پروتون ها انجام و هدایت آن ها کاهش می یابد.