Dneska jsme měli probrat schémátko konduktometru a skončit, ale jako obvykle jsem si uvědomil 2 věci.
- Co kdyby se mezi čtenáři vyskytl zájemce o 4 drátové měření vodivosti ?
- Zveřejnit schémátko je jednoduché, ale s konduktometrem a podomácku vyrobenou konduktometrickou celou ještě stále nemáte vyhráno, protože je potřeba přístroj kalibrovat.
K bodu 1. - Minule jsme vysvětlovali dvoudrátové měření - konduktometrickou celou protéká proud a na konduktometrické cele je napětí - obvykle se nastavuje buď proud, nebo napětí konstantní a ten druhý parametr se měří a pak se (digitálně nebo analogově) vydělí a máme výslednou vodivost. Celá tato věc má jako obvykle jeden zádrhel - Platinové kroužky jsou elektrody prvního druhu Tudíž se nám polarizují. Nepolarizovatelné elektrody Druhého druhu nelze použít, protože samy mají docela veliký odpor. Proto je třeba měřit střídavým proudem, výsledek usměrnit a pak s ním dále pracovat.
Dnes vezmete pár operačních zesilovačů a je vymalováno, ale v době elektronkových konduktometrů - byla práce se střídavým proudem a zejména precizní usměrnění milivoltových napětí veliký problém (podle mně je dodnes). Proto vzniklo "čtyřdrátové měření" vodivosti.
Čtryřdrátová konduktometrická cela vypadá přesně stejně jako dvoudrátová - krom toho, že v ní jsou 4 platinové plíšky nad sebou. Do dvou krajních se zdrojem konstantního proudu pouští proud, který teče od jedné krajní k druhé krajní elektrodě. Ty polarizuje a v i v rámci chemické odolnosti platiny - ničí. Prostřední dva kroužky se tak ocitají v elektrickém poli daném konstantním proudem - tudíž se napojí na diferenciální (elektronkový) zesilovač s vysokým vstupním odporem. Díky vysokému vstupnímu odporu jimi neteče téměř žádný proud a tudíž se jen minimálně polarizují a zkreslují měření. Napěťový rozdíl odpovídá součinu konstatního proudu a odporu mezi vnitřními elektrodami - tedy odporu roztoku mezi těmito elektrodami.
JASNÉ ? Samozřejmě nejlepší by byla kombinace obojího - tedy čtyřdrátové střídavé měření, ale při dnešním poměru mezi cenou integrovaných obvodů a platiny vychází střídavé dvoudrátové měření jako daleko přesnější a levnější než 4 drátová DC "elektronková" metoda. nemluvě o tom, že vím jak zalít do epoxidu 2 uhlíkové tyčinky ale jak v tomto stylu vyrobit 4 drátovou elektrodu - by opravdu byl záhul.
K bodu 2. : Pokud potřebujete úplně vidlácké řešení kalibrace konduktometrické cely - jsou dvě možnosti - pokud chcete měřit nízké vodivosti - roztoky blízké čisté destilce - pokud necháte super-čistou destilku stát na vzduchu - rozpustí se v ní vzdušný CO2 a reakcí CO2 s vodou vznikne malé množství kyseliny uhličité. Pokud tedy necháte superčistou destilovanou vodu stát na vzduchu (zakrytou proti prachu samozřejmě) CO2 z ní vytvoří roztok o vodivosti 1,05 uS/cm.
Pokud budete měřit více koncentrované roztoky pak vězte, že 8% "kvasný lihový ocet" z obchodu má vodivost přibližně 1700 uS/cm.
Mezi 1,05 a 1700 uS/cm je dosti široký "lán hodnot" pokud budete svůj konduktometr potřebovat nakalibrovat pro tuto oblast - nevyhnete se vážení chloridu sodného (kuchyňské soli), nebo lépe chloridu draselného, který používají profesionálové. Jelikož NaCl i KCl jímají vzdušnou vodu - jsou "hygroskopické" - je třeba před měřením hroudu soli "upéct v peci" neboli vysušit teplem - hodinu při 180 stupních a nechat v peci zchladnout - a pak teprve dosáhnete maximální přesnosti, která je v "kuchyňské laboratoři" možná.
Jenom pro žádovou představu - ve Frýdku bereme vodu z hor, která je filtrovaná rašelinou a má 60uS/cm - takže se dá z vodovodu rovnou lít do akvária s amazonskými tetrami. V Ostravě bereme vodu z Kružberské přehrady - hlavní hrdinky komunistického seriálu "Velké sedlo" která má někdy až 950 uS/cm, přitom horní hranice normy pro pitnou vodu je 1000 uS/cm a potravinářský ocet má 1700 - neboli jak říká kolega - "kdybyste věděli co pijete tak si v tom ani prdel neumyjete"
Hluboká omluva za vidláky bez elektriky, dneska končíme a zbývá už jenom rada paní Kubáčové novomanželkám : když mažel zabaví skleněnou zapékací mísu a "neco peče" netěště se na oběd, dokud pozitivně nezjistíte, že třeba jenom nesuší sůl pro výrobu "vodivostního kalibrátoru".
Poznámka při druhém čtení - z důvodů "pohyblivosti molekul" které se probírá už v prvouce ve 4. třídě je vodivost roztoků EXTRÉMNĚ závislá na teplotě - staří chemici tvrdí, že změna o 1 stupeň změní vodivost minimálně o 2 procenta - u každého roztoku poněkud jinak, podle velikosti molekul iontů. Proto při kalibraci konduktometrické cely je výhodné teplotu 25 stupňů měřit a striktně dodržet.
Karel | 30. října 2014 v 8:13
super článek!
jenom by mě zajímalo, když už jste to nakousl, proč je voda s vysokou vodivostí pro organismus škodlivejší než voda méně vodivá?