يقيس حساس التوصيلية الكهربية المحتوى الأيوني للمحلول المائي، وذلك باستخدام خاصية التوصيلية الكهربية. ويُعد تحديد التوصيلية الكهربية أمرًا ضروريًا للعديد من المختبرات من أجل ضمان الجودة المطلوبة للمنتج، بما في ذلك المختبرات المشاركة في الأبحاث الصيدلانية، أو مراقبة جودة الأطعمة والمشروبات، أو تحليل المياه، أو المراقبة البيئية. تنتج شركة METTLER TOLEDO أقطابًا كهربية ومسابير للتوصيلية الكهربية موثوقة توفر قراءات دقيقة في المحاليل منخفضة وعالية التوصيلية الكهربية لمجموعة كبيرة من التطبيقات المعملية والميدانية.
تضمن تقنيات خلايا التوصيلية الكهربية المُختبرة والموثوقة تحديدات دقيقة ومعتمدة وموثوقة للتوصيلية الكهربية. اعثر على مسبار توصيلية كهربية سريع ودقيق وسهل الصيانة، سواء كان يُستخدم لمراقبة التركيز الأيوني لمحلول ما في المختبر أو يؤخذ إلى بيئة إنتاجية خارجية أو إنتاجية قاسية.
وفر وقت المعايرة باستخدام مسبار التوصيلية الكهربية من خلال ثابت خلية معتمد، والذي يجب التحقق منه لضمان دقة النتائج. بالإضافة إلى ذلك، يوفر نظام الإدارة الذكية للحساسات (ISM®) إعدادًا سريعًا وسهلًا حيث يكتشف المقياس تلقائيًا قطب التوصيلية الكهربية المتصل.
لا تضمن حساسات التوصيلية الكهربية من METTLER TOLEDO أداءً عاليًا فحسب، بل يزيد الاقتران الصحيح للمواد والتقنيات من متانتها ويطيل عمرها أيضًا، بشرط استخدام الحساس المناسب لكل تطبيق معملي أو ميداني. تضمن مواد العمود الخاصة بنا متانة الأقطاب الكهربية للتوصيلية الكهربية حتى في البيئات القاسية أو الشبيهة ببيئات الإنتاج.
خلايا التوصيلية الكهربية ذات القطبين هي الحل الأمثل للحصول على قياسات دقيقة في العينات منخفضة التوصيلية الكهربية مثل الماء النقي أو المحاليل المائية المخففة للغاية والمحاليل غير المائية. تُظهِر المسابير المزوَّدة بخلايا توصيلية كهربية ذات 4 أقطاب درجة شديدة من الخطيَّة على مدى نطاق توصيلية كهربية واسع.
باستخدام تقنية الإدارة الذكية للحساسات (ISM®)، يكتشف الجهاز تلقائيًا مسبار التوصيلية الكهربية المتصل ويستخدم أحدث بيانات المعايرة المُخزّنة عليه. وهذا يضمن الحصول على نتائج آمنة ودقيقة ويمكن تتبعها.
تمكّن بسهولة من توصيل خلية التوصيلية الكهربية بالتدفق بمسبار التوصيلية الكهربية وتقليل ملامسة العينة لغاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي. وهذا يمنع الانحراف ويضمن قياسات دقيقة حتى للعينات ذات مستويات التوصيلية الكهربية المنخفضة، مثل الماء النقي.
توفر شركة METTLER TOLEDO أنظمة كيمياء كهربية كاملة من المقاييس والحساسات إلى محاليل وبرامج المعايرة. استفد من تقنية الإدارة الذكية للحساسات (ISM®) وحلول الأتمتة لدعم امتثال البيانات.
نحن نقدم الدعم والصيانة لجهاز القياس الذي تستخدمه على مدار دورة حياته بالكامل، بدءًا من التركيب ومرورًا بالصيانة الوقائية والمعايرة ووصولًا إلى إصلاح الأجهزة.
حساس التوصيلية الكهربية في المختبر هو أداة لقياس التوصيلية الكهربية لمحلول الإلكتروليت، ويعتمد على قدرة المادة على توصيل التيار الكهربائي. ويُستخدم لقياس التوصيلية الكهربية في التطبيقات المعملية والميدانية.
تذوب الإلكتروليتات لتعطي أيونات موصلة للكهرباء. كلما زاد تركيز الأيونات، زادت التوصيلية الكهربية. تتكون خلية قياس حساس التوصيلية الكهربية من قطبين موصلين للكهرباء على الأقل بشحنة معاكسة لقياس التوصيلية الكهربية للعينة.
تعتمد التوصيلية الكهربية على قانون أوم، حيث يتناسب الجهد (V) الذي تم إعداده عبر المحلول مع التيار المتدفق (I) والمقاومة (R) هي ثابت التناسب. ويمكن حساب R بتدفق التيار المقيس، إذا تم تطبيق جهد معروف. تُعرف التوصيلية الكهربية (G) على أنها معكوس المقاومة، ولقياس قابلية التوصيل الكهربي لإحدى العينات، يلزم استخدام خلية قياس. تعتمد قراءة قابلية التوصيل الكهربي على هندسة خلية القياس، والتي توصف بثابت الخلية (K). وهي النسبة بين المسافة (l) والمساحة (A) للقطبين. يمكن تحويل قابلية التوصيل الكهربي إلى التوصيلية الكهربية الموحدة بضرب قابلية التوصيل الكهربي وثابت الخلية.
يقيس معظم العملاء التوصيلية الكهربية في نطاق ضيق جدًا، على سبيل المثال، المشروبات نفسها أو الماء منزوع الأيونات نفسه. في معايرة النقطة الواحدة، تتم معايرة النطاق بين 0 ميكرو سيمنز/سم ونقطة المعايرة هذه. يُوصى باختيار محلول عياري ذو توصيلية كهربية أعلى من القيمة المُتوقعة في العينة، على سبيل المثال 1413 ميكروسيمنز/سم، عند توقع 1200 ميكروسيمنز/سم. لن يغيِّر إجراء نقطة معايرة ثانية في هذا المثال القراءة بصورة ملحوظة لأن كلا المعيارين المتاخمين 500 ميكرو سيمنز/سم و12.88 مللي سيمنز/سم بعيدان جدًا. وفقًا للأسلوب 2510B من الأساليب القياسية لفحص الماء وماء الصرف والجمعية الأمريكية لاختبار المواد ASTM D1125، فإن معايرة النقطة الواحدة لثابت الخلية عند توصيلية تمثيلية لهو كافٍ للحصول على قراءات توصيلية كهربية دقيقة.
ولا تكون معايرة التوصيلية الكهربية متعددة النقاط صالحة إلا عند استخدام الحساس نفسه على نطاق واسع، على سبيل المثال 50 إلى 5000 ميكرو سيمنز/سم. في هذه الحالة، ثمة مجموعة مناسبة من المحاليل العيارية، وهي 84 ميكرو سيمنز/سم و1413 ميكرو سيمنز/سم و12.88 مللي سيمنز/سم.
تتكون خلايا التوصيلية الكهربية ثنائية الأقطاب الكلاسيكية من صينيتي تجميع عينات. وعادةً، تكون صواني تجميع العينات مُحاطة بأنبوب خارجي يحميها من التلف الميكانيكي ويقلل من الأخطاء التي تسببها التأثيرات الميدانية. تقيس قوة خلية التوصيلية الكهربية ثنائية الأقطاب التوصيلية الكهربية المنخفضة بدقة عالية. يتراوح نطاق القياس النموذجي من 0.001 ميكروسيمنز/سم إلى 1000 ميكروسيمنز/سم. وتتمثل التطبيقات الرئيسية للخلية ثنائية الأقطاب في قياس التوصيلية الكهربية للماء النقي، والمحاليل المائية المخففة بدرجة عالية، والمحاليل غير المائية.
يتكون تصميم الخلية رباعية الأقطاب من قطب خارجي وقطب داخلي. والأقطاب الخارجية هي أقطاب التيار التي يتم تطبيق التيار المتردد عليها. ويتم تشغيلها بنفس طريقة تشغيل الحساس ثنائي الأقطاب. توضع أقطاب القياس الداخلية داخل المجال الكهربائي لأقطاب التيار، وتقيس الجهد باستخدام مضخم عالي المقاومة. ومن ثمَّ، يتدفق تيار ضئيل للغاية في القطبين الداخليين اللذين يتم فيهما أخذ القياس. ومن ثمَّ، لا تحدث تأثيرات استقطاب تؤثر على القياس. تقيس قوة خلية التوصيلية الكهربية رباعية الأقطاب التوصيلية الكهربية على مدى قياس عريض يتراوح من 10 ميكروسيمنز/سم إلى 1000 مللي سيميز/سم. تتمثل التطبيقات الرئيسية لهذا النوع من الحساسات في القياسات المُجراة في مياه البحر أو مياه الصرف الصحي أو الأحماض أو القواعد المخففة.
يُعد اختيار حساس التوصيلية الكهربية في المختبر المناسب أمرًا في غاية الأهمية للحصول على نتائج دقيقة وموثوقة. الحساس المناسب هو أكثر حساس يناسب احتياجات التطبيق.
أ. الشرط الأساسي هو عدم حدوث تفاعلات كيميائية بين العينة والحساس. وبالنسبة للعينات المتفاعلة كيميائيًا، غالبًا ما يكون الزجاج والبلاتين أفضل الخيارات لأنهما يتمتعان بأفضل مقاومة كيميائية لجميع مواد الخلايا شائعة الاستخدام. بالنسبة للتطبيقات الميدانية والعديد من التطبيقات المعملية، يُعد الاستقرار الميكانيكي للحساس عاملًا أكثر أهمية. وغالبًا ما يُستخدم حساس التوصيلية الكهربية بجسم إيبوكسي وأقطاب كهربية من الجرافيت، حيث ثبت أنه متين للغاية ويتمتع بمقاومة كيميائية جيدة. بالنسبة للمحاليل المائية والمذيبات العضوية منخفضة التفاعل، غالبًا ما يكون استخدام الخلايا المصنوعة من الفولاذ أو التيتانيوم بديلًا جيدًا. ويصبح الاختيار مهمًا بشكل خاص للعينات غير المائية منخفضة التوصيلية الكهربية والغنية بالبروتين واللزجة، التي تكون فيها حساسات الأس الهيدروجيني العادية مصادر محتملة للخطأ.
ب. يرتبط ثابت الخلية المناسب بالتوصيلية الكهربية للعينة. كلما قلت التوصيلية الكهربية المُتوقعة للعينة، كان ثابت الخلية في الحساس أصغر. لاتخاذ قرار الاختيار بين خلية ثنائية الأقطاب وخلية رباعية الأقطاب، يمكن استخدام القاعدة الأولية الجاهزة التالية: لقياسات التوصيلية الكهربية المنخفضة، يجب استخدام خلية ثنائية الأقطاب. لقياسات التوصيلية الكهربية المتوسطة إلى العالية، يُفضل استخدام خلية رباعية الأقطاب، وخصوصًا للقياسات المُنفذة على نطاق توصيلية كهربية عريض.
توجد عدة طرق لتعويض درجة الحرارة.
تتأثر التوصيلية الكهربية في المحلول المائي إلى حد كبير بدرجة الحرارة (~2 %/ درجة مئوية). وهذا هو السبب في أنه من التقليدي ربط كل قياس بدرجة حرارة مرجعية. ودرجتا الحرارة 20 و25 هما الدرجتان المرجعيتان المستخدمتان عادةً في حالة قياس التوصيلية الكهربية.
وقد وُضِعَت أساليب مختلفة لتصحيح درجات الحرارة لتناسب مختلف المستخدمين:
يمكن أن يُعدّ تأثير درجة الحرارة على الأيونات المختلفة، وحتى تركيزات مختلفة من نفس الأيون، أمرًا صعبًا. ومن ثمَّ، يجب تحديد عامل تعويض، يُسمى معامل تصحيح درجة الحرارة (α)، لكل نوع من أنواع العينات. (هذا هو الحال أيضًا بالنسبة لمعايير المعايرة. تستطيع كل مقاييس Mettler-Toledo حساب هذا التعويض تلقائيًا باستخدام جداول مُعدة مسبقًا لدرجات الحرارة).
توفر جميع أدلة المستخدم المعلومات اللازمة حول التخزين قصير وطويل المدى للحساس المعني. يجب عمومًا تخزين مسابير التوصيلية الكهربية المخبرية في حالة جافة للتخزين طويل الأجل.
لا يوجد تاريخ انتهاء صلاحية لأقطاب التوصيلية الكهربية في المختبر. في حالة استخدام الحساس في حدود درجة الحرارة المحددة ولم يتعرض الحساس ولا الكابل الخاص به لقوة ميكانيكية شديدة ولا لظروف كيميائية قاسية، فإنه يمكن نظريًا استخدامه إلى الأبد. ومع ذلك، قد تحدث تحولات في ثابت الخلية نتيجةً للرواسب والمواد الدهنية. في معظم الحالات، يمكن استعادة حالة الحساس بشطفه بالإيثانول أو كحول الأيزوبروبانول أو الأسيتون.
تأتي حساسات نطاق التوصيلية الكهربية المنخفض مثل InLab 741 وInLab 742 وInLab Trace مع ثابت خلية مقيس في شهاداتها. وهذه ثوابت خلية معتمدة ويتم تحديدها بعد عملية التصنيع مباشرة في المصنع مع إمكانية التتبع وفقًا للجمعية الأمريكية لاختبار المواد والمعهد الوطني للمعايير. ونظرًا لأن الحد الأقصى للايقين في القياس يبلغ ± 2%، فهي تُعد دقيقة بدرجة كافية ويمكن استخدامها لقياس التوصيلية الكهربية من خلال الإدخال المباشر لقيمة ثابت الخلية في المقياس، دون الحاجة إلى المعايرة. يكون ثابت الخلية المعتمد مذكورًا في شهادة الجودة، وتتم طباعته على كابل الحساس، ويتم تخزينه على شريحة حساس ISM.
ونظرًا لأن هذه الحساسات مصممة خصيصًا للاستخدام في وسيط توصيل منخفض، مثل الماء النقي والماء عالي النقاوة والماء المقطر والماء منزوع الأيونات، فمن المستبعد جدًا أن تتأثر خلية القياس بالشوائب. ومن ثمَّ، يمكن اعتبار ثابت الخلية مستقرًا. ومع ذلك، فإن التحقق بانتظام من الدقة بالاعتماد على محلول عياري للتوصيلية الكهربية (مثل: 10 ميكروسيمنز/سم) أمر جوهري.
لكل حساسات التوصيلية الكهربية الأخرى من METTLER TOLEDO ثوابت خلية اسمية مطبوعة على الشهادات. تجب معايرة هذه الحساسات قبل استخدامها مع المحاليل القياسية المناسبة للمعايرة.
إذا كان ثابت الخلية الدقيق غير معروف، فيجب إجراء المعايرة. عندما يكون ثابت الخلية معروفًا، يكون التحقق كافيًا. هذا هو الحال مع الحساسات ذات ثابت الخلية المعتمد أو الحساسات مسبقة المعايرة.
نعم، هذا ممكن. تتمتع المواد العضوية أيضًا بخصائص تفككية. تتمتع المركبات العضوية مثل البنزين والكحول والمنتجات البترولية بتوصيلية كهربية منخفضة للغاية بشكل عام.
يجب شطف الحساس بعد كل قياس بماء منزوع الأيونات. إذا تعرض الحساس لعينة غير قابلة للامتزاج بالماء، فيجب تنظيفه بمذيب قابل للامتزاج بالماء، على سبيل المثال، الإيثانول أو الأسيتون، وشطفه بعناية بعد ذلك بماء منزوع الأيونات. إذا كان هناك تراكم للمواد الصلبة داخل خلية القياس، فتجب إزالتها بعناية باستخدام قطعة قطن مغموسة في محلول منظف، ثم شطف الحساس بماء منزوع الأيونات.
(تنبيه: لا ينبغي مطلقًا تنظيف الحساسات ذات الأقطاب المطلية بالبلاتين ميكانيكيًا، لأن ذلك قد يؤدي إلى تلف الحساسات).