Nekorektní blog Petra Kubáče na Blog.cz

Už jsme tady měli potenciometrii - což je vznostý termín, vymyšlený chemiky, pro měření elektrického napětí, dnes tedy probíráme vznostný termín, vymyšlený chemiky, pro měření elektrického odporu. Proto pokud jste - jako já - akvarista - prase - nebo máte - jako já - v práci na starosti linku, která umí vyrobit tunu destilované vody denně, bude se vám KONDUKTOMETRIE alias měření elektrického odporu roztoků rozhodně hodit.

Věc je totiž jednodšší než se zdá - a už jsme ji probírali v chemicích. Absolutně čistá destilovaná voda má koncentraci iontů danou spontánní disociací a to znamená že H+ i OH- mají obě koncentrace 10^-7 mol/l. To znamená, že ionizace absolutně čisté vody je nula nula nic a tudíž elektrický odpor takového roztoku je velice vysoký. Pak se vám reverzní osmóza pokazí, nebo rybičky čůrají do vody a krom spontánní ionizace se vám do vody dostanou i jiné ionty. Často není třeba vědět jaké ionty, ale stačí jen detekovat jejich přítomnost - k tomu je konduktometrie ideální.

Po napsání přechozího odstavce si nemohu odputit odbočku - víte že v oblasti na pomezí biologie a chemie je někdy třeba vyrobit "tekutý izolant" který je "biokompatibilní" do té míry, že například nezabije buňky v něm plovoucí. Bratři elektronici uměli byste z obsahu kuchyně vyrobit "tekutý izolant" ? Takže recepis je jednoduchý - vezmete 900 gramů destilované vody - nejčistší jakou seženete a v ní rozpustíte 100 gramů sacharózy - nejčistší jakou seženete. Ano - sacharózy - neboli cukr krystal / moučka / kostkový. Sacharóza je polární avšak neionizující, takže reálný odpor nádobek a hadiček s tímto rozotkem se pohybuje ve stovkách kiloohmů - což je opravdu hodně oproti stovkám ohmů - běžných v nornálních solných roztocích.

Celá věc je tedy docela jednoduchá - čím je v roztoku více solí a dalších polárních molekul - tím ze roztok vodivější. Problémy začnou pokud začneme měřit "kvantitativně" - tedy pokud vám řeknu, že pro analytické použítí je dobrá destilovaná voda, která má méně nez 2 uS/cm (mikro-Siemens na centimetr) a že naše destilační linka produkuje vodu která má běžně 0,7 uS/cm. V takovém okamžiku je třeba začít s nějakou tou matematikou. Takkže

R = l / ( G * S ) Neboli G = l / ( R * S )

G = specifická vodivost

S = průřez vodiče

l = délka vodiče

R = odpor vodiče

Když k tomu přidáme ještě nějaký ten ohmův zákon

R = U / I neboli G = ( I * l ) / ( U * S)

Technikům mezi námi je to jasné, pokud měříme napětím 1V, plocha elektrod je 1cm2 a jsou 1 cm od sebe - pak produd protékající takovou elektrodou zvanou "konduktometrická cela" je přímo úměrný vodivosti roztoku Jasné ?

Zbývá nepatrný problém jak takovou "konduktometrickou celu" vyrobit. Tento problém není tak těžký - připravte si pár tisíc a kupte si klasickou dvouelektrodovou, nebo čtyřelektrodovou konduktometrickou celu, která má klasickou konstrukci skleněného válečku na kterém jsou platinové plíšky pokryté elektrolyticky vyloučenou platinovou černí - prostě easy.

Vzniká další nepatrný problém - jak použítí platiny pokryté platinovou černí vysvětlit paní Kubáčové, která má nepatrně množství šperků z "obyčejného zlata". První vysvětlení - proč platina je jednoduché - je to kov u kterého je chemická odolnost a vysoká vodivost maximální.

Druhý problém proč platina musí být porytá "platinovou černí" je trochu složitější. Platinová čerň je de facto kov s houbovitou strukturou. Takže si představte opačnou situaci - elektoda je poryta kovem vyleštěným do zrcadlového lesku. Pokud s takovou elektrodou pracujeme a škrábneme jí - rýpanec se projeví jako brázda která měřitelně zvětšuje plochu zrcadlového povrchu. Pokud škrábnete houbovitou strukturu platinové černí znamená to jenom to, že některé vrcholy a díry se změní v jiné vrcholy a díry, ale celkový povrch se prakticky nezmění.

Podlehli jsme vyvádění paní Kubáčové a přemýšlíme nad výrobou vlastní "konduktometrické cely". Elektrody cely musí mít dvě vlastnosti - houbovitou strukturu a chemickou odolnost. Jaký materiál použijeme ? Ano použijeme grafit a to nejlépe ve formě elektrody ze "zinko-uhlíkové" baterky. Moje metoda jak vyrobit "konduktometrickou celu" bylo omotat uhlíkovou tyčinku drátem pro vodivé spojení a pak zalití elektrod do epoxidu tak aby ven lezl jen uhlíkový konec. Celou sestavu jsem zalil epoxidem do plastové zkumavky a to tak že i vnějším vzhledem docela pěkně připomíná profesionální konduktometrickou celu.

Taková cela samozřejmě nemá přesně 1 cm2 "efektivního povrchu elektrod" ve vzdálenosti 1 cm, ale buďte v klidu - takové prarametry nemá téměř žádná konduktometrická cela. Konstrukce konduktometrické cely však zaručuje, konstatní parametry, proto lze vlastnosti cely změřit a dodat je k cele jako "kalibrační faktor" kterým se násobí změřená konduktivita, abychom dostali výsledky srovnatelné s měřením na jiném přístroji.

Dnes jsem výkladem opět zcela vyčerpán, proto zbývá už jenom rada paní Kubáčové novomanželkám. Na rozdíl od platiny - zlato nelze pokrýt vrstvou "houbovitého zlata", proto pokud od manžela pravidelně dostáváte zlaté šperky - můžete být v klidu. Pokud vám manžel dá 2 nebo 4 platinové prsteny - je důvod zkontrolovat šuplíky v robotické pracovně - neskrývá-li se v nich rozestavěný konduktometr....