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Guide des mesures de conductivité

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1. Conductance quivalente 25 C dans H 0 tr s grande dilution Cations S cm mol Anions S cm mol H 349 8 OH 198 6 Li 38 7 CF 76 4 Na 50 1 HCO 44 5 NH 73 4 V2 CO 69 3 Y2 Mg 53 1 NO 71 5 V2 Ca 59 5 V2 S0 80 0 Tableau 1 Conductance quivalente de diff rents types d ion La conductance quivalente augmente avec le nombre de charge et diminue avec la taille Les valeurs attendues peuvent diff rer des valeurs mesur es qui sont num r es dans le tableau 1 Par exemple le petit ion lithium est beaucoup moins conducteur que l ion ammonium de plus grande taille En effet le facteur d terminant est la taille de l ion solvat et non celle de l ion Un ion plus petit fortement charg peut attirer davantage de mol cules d eau et cr er une couche de solvatation plus importante qu un ion plus grand et moins charg La conductance tr s lev e du proton H et de l ion d hydroxyle OH se distingue aussi Le m canisme de transport de ces deux ions ne repose pas sur la migration ionique Les protons passent facilement de l hydronium H30 aux mol cules H20 environnantes ou des mol cules H20 l ion d hydroxyde OH La charge est transport e principalement par l change lectronique rapide et non par la migration plus lente des ions voir la figure 1 Pa LM l l H H H ZAHL H H H 0 NO 0 et gx 7 0 Te l l H H H H H Figure 1 M canisme de transport
2. Tableau 2 Avantages des cellules 2 p les et 4 p les Diff rents mat riaux sont utilis s pour fabriquer les cellules de conductivit Le platine le platine platin le graphite l acier inoxydable et le titane sont des mat riaux admissibles pour les lectrodes tandis que l poxy et le verre sont souvent utilis s pour le corps Avec l acier et le titane il est galement possible de produire les lectrodes et le corps d une seule pi ce Caract ristiques importantes des mat riaux utilis s e R sistance aux produits chimiques e R sistance m canique e R sistance de polarisation Effet de contamination par transfert Les r actions chimiques entre la mati re du capteur en particulier les lectrodes et l chantillon sont tr s ind sirables car cela conduit des erreurs de mesure et une modification permanente de la cellule La cellule peut aussi tre d truite par des effets m caniques Les lectrodes qui sont fabriqu es partir d un mat riau ayant une faible r sistance m canique comme le platine ou le graphite sont habituellement entour es par un mat riau plus solide qui rend l lectrode moins sensible aux d t riorations m caniques 2 5 4 Choisir le bon capteur La texture de la surface de l lectrode influe sur la r sistance de polarisation Les surfaces poreuses ou rugueuses ont une faible r sistance l interface et donc un effet de polarisation r duit Les lectrodes
3. en 1996 uS cm m 12 017 C 100 1422 uS cm x 45 C 25 C La valeur corrig e de 1422 uS cm est l g rement diff rente de la vraie valeur de 1413 uS cm Cette erreur est due au fait que la valeur de a d un lectrolyte n est pas constante Elle d pend de la concentration d un lectrolyte et de la temp rature a C Temp C 0 001 mol L KCI 0 01 mol L KCI 0 1 mol L KCI 0 1 81 1 81 1 78 15 1 92 1 91 1 88 35 2 04 2 02 2 03 45 2 08 2 06 2 02 100 2 27 2 22 2 14 Tableau 4 volution de la valeur de a des solutions de KCI en fonction de la concentration et de la temp rature pour une T de 25 C Comme le montre le tableau 4 la valeur de varie diff rentes temp ratures Par cons quent la valeur de a doit tre d termin e dans une plage de temp rature similaire celle de la temp rature de l chantillon Pour les mesures sur une large plage de temp rature l approche classique consiste utiliser un coefficient moyen Une possibilit pour d terminer la valeur moyenne de est d utiliser la m thode des moindres carr s pour adapter la relation lin aire aux donn es Les coefficients de temp rature types de diff rents chantillons sont donn s dans le tableau 5 chantillon Coefficient de temp rature a C Acides 1 0 1 6 Bases 1 8 2 2 Sels 2 2 3 0 Eau potable 2 0 Eau pure 2 3 7 4 Tableau 5 Coeffi
4. talons doivent tre conserv es temp rature d utilisation habituelle et prot g s de l exposition directe au rayonnement solaire Pour pouvoir effectuer une mesure de conductivit il faut conna tre la constante de cellule voir la section 3 1 Si un talonnage a t effectu avant la mesure la valeur de la constante de cellule est d j m moris e dans le conductim tre Les lectrodes technologie ISM m morisent la constante de la cellule directement dans la puce de l lectrode La constante de cellule est transf r e imm diatement au conductim itre d s la connexion du capteur ISM Si le capteur utilis n embarque pas la 3 4 Mesures de faible conductivit technologie ISM il faut saisir manuellement la constante de cellule dans le conductim tre Proc d de mesure 1 Rincez soigneusement le capteur et le r cipient qui contiendra la solution d chantillon plusieurs reprises l eau d sionis e afin d liminer toute contamination puis secouez pour liminer les gouttelettes r siduelles 2 Rincez le capteur et le r cipient avec l chantillon deux ou trois fois et jetez l chantillon utilis 3 Remplissez le r cipient avec la solution d chantillon fra chement pr par e 4 Immergez le capteur dans l chantillon La cellule de mesure et les orifices d a ration pr sents sur le c t de certaines lectrodes doivent tre compl tement recouverts 5 liminez toutes les bulles d air
5. cules d eau d pend davantage de la temp rature que la conductivit qui est caus e par d autres ions Comme dans les chantillons d eau pure il n existe presque pas d ions contaminants la valeur de est principalement influenc e par l auto ionisation de l eau Dans d autres chantillons la concentration des ions contaminants est plusieurs fois sup rieure la concentration des ions produits par l auto ionisation de l eau De ce fait la forte d pendance la temp rature est supprim e et la valeur de amp est plus lin aire Une correction de temp rature exacte constitue un v ritable d fi dans l eau pure On peut supposer que la conductivit est la somme de celle de l eau auto ionisation et de la conductivit provoqu e par les impuret s ioniques La figure 9 illustre sch matiquement le mode de compensation de la temp rature de l eau pure Le point 1 est la conductivit mesur e 80 C d un chantillon ayant une concentration de chlorure de sodium de 100 pg L Le conductim tre retranche de cette valeur la conductivit intrins que de l eau qui est bien connue pour obtenir la conductivit due au chlorure de sodium point 2 l tape suivante le conductim tre convertit la conductivit du chlorure de sodium 80 C en la conductivit du chlorure de sodium 25 C point 3 Pour finir le conductim tre ajoute la conductivit de l eau 25 C et la conductivit du chlorure de sodium 25 C pou
6. en particulier pour les mesures sur une large plage de valeurs de conductivit Parfois les normes contiennent des exigences concernant les sondes de conductivit Si une mesure de conductivit est effectu e conform ment une certaine norme le capteur choisi doit remplir compl tement tous les crit res d crits 1 10 100 1000mS cmr 0 1 1 0 10 100 100S Eou de piue islame ntm Figure 8 chantillons et constantes de cellule recommand es En outre il existe des capteurs sp cifiques ayant une tr s faible constante de cellule pour effectuer des mesures de haute pr cision ou tant dot s d un corps de petit diam tre permettant de mesurer la conductivit dans des r cipients d chantillons de petite taille Le tableau 3 donne une vue d ensemble de la gamme de capteurs de conductivit de laboratoire METTLER TOLEDO Pour plus d informations rendez vous sur le site www electrodes net Configuration Constante Plage de mesure Nom du de cellule capteur 4 p les de E platine 0 80 cm 0 01 500 mS cm nLab 710 5 Corps en verre E 4 p les de graphite J nLab 731 o Corps en 0 57 cm 0 01 1000 mS cm nLab 738 poxy 2 p les en titane 0 01 cm 0 0001 1000 uS cm InLab Trace 5 Corps en titane S f2 2 2 p les a 3 d acier 0 105 cm 0 001 500 uS cm be al DS nLab 742 8 Corps en acier z amp 2 p les de
7. et la salet Contrairement d autres lectrodes lectrochimiques comme les lectrodes de pH les lectrodes de conductivit ne vieillissent pas Par cons quent la dur e de vie d un capteur de conductivit d pend enti rement de sa manipulation Les trois points suivants doivent toujours tre pris en compte 1 Pour ne pas risquer d endommager le conductim tre par une d charge d lectricit statique vitez de toucher la cellule de mesure du capteur D brancher syst matiquement le capteur du conductim tre avant de le nettoyer 2 N utilisez pas de produits chimiques ou de mat riaux abrasifs pour le nettoyage 3 N utilisez pas le capteur en dehors de la plage de temp rature recommand e Celui ci risquerait d tre endommag de mani re irr versible 37 38 3 6 Applications sp cifiques 3 6 1 TDS Les solides dissous totaux TDS correspondent au poids total des solides cations anions et substances dissoutes non dissoci es dans un litre d eau mg L Ce param tre est souvent utilis pour l analyse de l eau dans diff rents domaines comme l industrie du papier les tours de refroidissement les chaudi res industrielles et les essais environnementaux La m thode classique pour d terminer le TDS est une m thode gravim trique Un volume d fini d un chantillon est vapor sous strictes conditions de laboratoire jusqu dess chement complet et le r sidu est pes C est en g n ral la me
8. 0 911 0 909 0 907 0 905 30 0 896 0 895 0 893 0 891 0 889 0 888 31 0 879 0 877 0 876 0 874 0 872 0 871 32 0 863 0 861 0 859 0 858 0 856 0 854 33 0 846 0 845 0 843 0 842 0 840 0 839 34 0 831 0 829 0 828 0 826 0 825 0 823 35 0 816 0 814 0 813 0 811 0 810 0 808 6 2 Coefficients de temp rature valeurs de a pour les talons de conductivit METTLER TOLEDO talon de conductivit de 12 88 mS cm Temp rature de mesure Tre 25 C a Tre 20 C 5 C 1 81 C 1 97 C 10 C 1 84 C 2 01 C 15 C 1 86 C 2 04 C 20 C 1 88 C 2 05 C 25 C 1 91 C 2 07 C 30 C 1 93 C 2 10 C 35 C 1 95 C 2 13 C talon de conductivit de 1413 pS cm Temp rature de mesure Tre 25 C a Tre 20 C 5 C 1 83 C 1 99 C 10 C 1 85 C 2 02 C 15 C 1 88 C 2 05 C 20 C 1 91 C 2 08 C 25 C 1 94 C 2 11 C 30 C 1 97 C 2 14 C 35 C 2 00 C 2 18 C talon de conductivit de 500 uS cm Temp rature de mesure Tre 25 C a Tre 20 C 5 C 1 85 C 2 01 C 10 C 1 87 C 2 04 C 15 C 1 94 C 2 15 C 20 C 1 94 C 2 15 C 25 C 1 94 C 2 15 C 30 C 1 94 C 2 15 C 35 C 2 05 C
9. 2 23 C 57 58 talon de conductivit de 84 uS cm Temp rature de mesure Tre 25 C a Tre 20 C 5 C 1 84 C 2 00 C 10 C 1 88 C 2 04 C 15 C 1 95 C 2 16 C 20 C 1 95 C 2 16 C 25 C 1 95 C 2 16 C 30 C 1 95 C 2 16 C 35 C 2 01 C 2 21 C talon de conductivit de 10 yS cm Temp rature de mesure Tre 25 C a Tre 20 C 5 C 1 94 C 2 11 C 10 C 1 93 C 2 08 C 15 C 2 05 C 2 27 C 20 C 2 06 C 2 29 C 25 C 2 06 C 2 30 C 30 C 2 06 C 2 30 C 35 C 2 14 C 2 36 C talon de conductivit de 5 pS em Temp rature de mesure Tre 25 C a Tre 20 C 5 C 1 98 C 2 18 C 10 C 2 04 C 2 26 C 15 C 2 06 C 2 30 C 20 C 2 06 C 2 30 C 25 C 2 06 C 2 30 C 30 C 2 06 C 2 30 C 35 C 2 14 C 2 36 C 6 3 Facteurs de conversion de la conductivit en TDS talon de conductivit de 1 3 pS cm Temp rature de mesure Tre 25 C a Tre 20 C 5 C 2 42 C 2 75 C 10 C 2 46 C 2 81 C 15 C 2 46 C 2 81 C 20 C 2 46 C 2 81 C 25 C 2 23 C 2 81 C 30 C 2 00 C
10. 3 6 7 Bio thanol 48 4 Foire aux questions 50 5 Glossaire 53 6 Annexe 56 6 1 Facteurs de correction de temp rature fx pour une correction non lin aire 56 6 2 Coefficients de temp rature valeurs de pour talons de conductivit METTLER TOLEDO 57 6 3 Facteurs de conversion de la conductivit en TDS 59 UOLONPOJUI 1 Introduction La conductivit lectrique se mesure en pratique depuis plus de 100 ans et demeure un param tre d analyse important largement utilis aujourd hui Sa fiabilit exceptionnelle sa sensibilit lev e sa rapidit et le co t relativement faible des quipements font de la mesure de conductivit un outil de contr le qualit pr cieux et simple d utilisation La conductivit lectrique est un param tre de sommation non sp cifique de toutes les esp ces ioniques dissoutes sels acides bases et substances organiques dans une solution Cela signifie que cette technique n est pas en mesure de faire la diff rence entre diff rents types d ions La mesure est proportionnelle l effet combin de tous les ions pr sents dans l chantillon Par cons quent c est un outil important pour le contr le et la surveillance d un large ventail de types d eau diff rents eau pure eau potable eau naturelle eau trait e etc et d autres solvants Elle sert galement d terminer les concentrations en produits chimiques conducteurs Ce guide fournit toutes les bases importantes n cessaires
11. 39 40 3 6 2 Mesures de concentration Dans les solutions binaires un lectrolyte et de l eau la conductivit peut servir mesurer la concentration en lectrolyte car la conductivit est directement proportionnelle la concentration Chaque lectrolyte poss de une courbe de conductivit unique voir la figure 13 Pour la plupart des lectrolytes la courbe de conductivit atteint une valeur maximale puis sa pente s inverse La conductivit peut tre mesur e sur la partie croissante ou d croissante de la courbe La conductivit ne peut pas servir mesurer la concentration dans la r gion proche du pic de la courbe car deux valeurs de concentration diff rentes ont la m me conductivit 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Concentration de la solution Figure 13 Courbes de la conductivit en fonction de la concentration pour diff rents lectrolytes Pour les mesures de concentration la conductivit de la solution en fonction de la concentration de l lectrolyte d int r t doit tre connue Ces donn es peuvent provenir de la litt rature ou de mesures effectu es en laboratoire Il est recommand de travailler temp rature constante pour l talonnage et la mesure car la forme de la courbe varie avec la temp rature Il doit se produire un changement mesurable de conductivit sur la plage de concentration et la conductivit doit tre croissante puis d croissante sur l intervalle voir la fig
12. 8 platine 0 06 cm 0 1 500 uS cm nLab 720 5 Tige en verre S 2 p les de 2 p les S platine 1 0 cm 0 01 100 mS cm niab 751 4mm e Corps en verre E 2 p les de nLab platine 1 0 cm 0 01 112 mS cm 752 6mm Corps en verre S 2 p les de 2 platine 0 1 cm 0 1 500 uS cm nLab 725 Corps en verre Tableau 3 Gamme des capteurs de conductivit METTLER TOLEDO 20 2 6 Effets de la temp rature Les mesures de conductivit sont fortement d pendantes de la temp rature Au fur et mesure que la temp rature d un chantillon augmente la viscosit de l chantillon diminue d o un accroissement de la mobilit des ions Par cons quent la conductivit observ e de l chantillon augmente aussi m me si la concentration d ions reste constante voir la section 2 3 1 La temp rature doit tre indiqu e pour chaque r sultat de conductivit sinon la mesure est sans valeur Par exemple la conductivit du chlorure de potassium 0 01 M 20 C est de 1278 uS cm mais 25 C elle est de 1413 uS cm Cela signifie que l on ne peut pas comparer des mesures effectu es sur un m me chantillon des temp ratures diff rentes Pour cette raison les mesures se r f rent une temp rature de r f rence ce qui rend les r sultats comparables La temp rature de r f rence est g n ralement de 25 C parfois de 20 C Toutes les corrections de temp rature ne sont pas identiques La correction de t
13. Pour garantir des r sultats fiables il est important d emp cher l chantillon d entrer en contact avec l air Cela peut tre r alis en utilisant une cellule circulation ou des gaz inertes chimiquement comme l azote ou l h lium pour recouvrir la surface de l chantillon voir la section 3 4 M me une petite bulle d air qui adh re la surface de l lectrode augmente la r sistance de l chantillon l int rieur de la cellule et abaisse la mesure de conductivit Des signaux instables peuvent tre une indication de la pr sence de bulles d air l int rieur de la cellule de mesure Avant chaque mesure et aussi chaque talonnage et v rification il convient de s assurer qu il n y a pas de bulles d air l int rieur de la cellule liminez les bulles en tapotant sur le capteur ou remontez et redescendez alternativement le capteur pour les chasser L air dissous dans l eau froide devient moins soluble quand la temp rature augmente Cela peut produire des bulles dans une cellule de mesure et causer les probl mes indiqu s ci dessus Des solides non dissous ou pr cipitant lentement dans l chantillon peuvent former une couche sur les lectrodes de la cellule de conductivit Cette couche peut fausser la r ponse de la cellule et entra ner des mesures erron es Un exemple bien connu est le bio encrassement de la cellule Un nettoyage appropri vite ce genre de probl me voir la section 3 5 2 7 4 Erreurs
14. Tous les conductim tres METTLER TOLEDO offrent d autres modes de mesure en plus des mesures de conductivit Le tableau 7 donne une vue d ensemble des modes pris en charge par un conductim tre Les mesures de TDS salinit cendres conductim triques et bio thanol sont d crites en d tail la section 3 6 Conduc TDS Salinit R sis Cendres Bio tivit mg L psu tivit conducti thanol S cm g D MQ cm m triques uS m mS cm mS m VIVIVIVIVIY SevenCompact VILI SevenGo Duo pro SevenExcellence SevenGo pro ARAR FiveEasy FiveGo Tableau 7 Conductim tres de laboratoire METTLER TOLEDO et modes de correction de temp rature pris en charge 3 1 talonnage et v rification Pour pouvoir effectuer une mesure de conductivit il faut conna tre la constante de la cellule ou la d terminer Ce facteur est n cessaire pour convertir la conductance mesur e en conductivit voir la section 2 2 Chaque cellule de conductivit poss de sa propre constante de cellule METTLER TOLEDO utilise deux types de constante de cellule Constantes de cellule nominales et certifi es La constante de cellule nominale vous aide choisir la bonne lectrode En raison du processus de production les constantes de cellule ont une tol rance lev e et la constante de cellule nominale a une pr cision de 20 seulement Avant d effectuer une mesure la valeur exacte de
15. atomes autour duquel orbitent des lectrons Les lectrons dans ce nuage d lectrons peuvent se dissocier librement de leur atome et transporter l lectricit travers ce r seau et ainsi galement travers le mat riau Les m taux le graphite et quelques autres compos s chimiques appartiennent ce groupe Les conducteurs du second groupe sont dits conducteurs ioniques Contrairement aux conducteurs du premier groupe la circulation du courant n est pas caus e par des lectrons se d pla ant librement mais par des ions Ainsi le transfert de charge dans les lectrolytes est toujours li au transport de la mati re Les conducteurs du deuxi me groupe se composent d ions charg s lectriquement et pouvant se d placer et sont appel s lectrolytes L ionisation intervient par dissolution dans un solvant polaire comme l eau ou par fusion Selon la loi d Ohm 1 la tension V tablie travers une solution est proportionnelle au courant circulant I V RxI a R r sistance ohm Q V tension volt V courant amp re A La r sistance R est une constante de proportionnalit qui peut tre calcul e d apr s le courant circulant mesur si une tension connue est appliqu e R 2 La conductance G est d finie comme l inverse de la r sistance 1 3 Gs 3 G conductance Siemens S Pour mesurer la r sistance ou la conductance d un chantillon une cellule dit
16. chantillons ne varie que tr s l g rement L tape la plus difficile d une mesure TDS avec un conductim tre est de d finir le facteur TDS utilis II existe diff rentes approches pour ce faire e Effectuer un talonnage en utilisant un talon de TDS connu ou un chantillon dont le facteur TDS a t d termin par gravim trie Le facteur TDS est calcul comme suit facteur Tps 705 an Kosec La conductivit mesur e en S cm est corrig e 25 C en utilisant un mode de correction de temp rature e Supposer que la conductivit est due un seul sel En g n ral un facteur de conversion bas sur l quivalent de conductivit du chlorure de potassium KCI ou du chlorure de sodium NaCI est utilis pour calculer le TDS voir l annexe 6 3 e Le facteur TDS de l eau naturelle se situe normalement entre 0 55 et 0 70 Un facteur TDS de 0 65 est souvent utilis pour ces chantillons Les mesures de TDS s effectuent de la m me fa on que les mesures de conductivit Le conductim tre corrige la mesure la temp rature de r f rence d apr s le mode de correction de temp rature s lectionn Ensuite le conductim tre calcule le TDS selon la formule suivante TDS mg L facteur TDSxK 0 2 Le facteur TDS est une source suppl mentaire d erreur Par cons quent l erreur de d termination du TDS est sup rieure celle d une mesure de conductivit En r gle g n rale l erreur est inf rieure 15
17. conductivit constituent l exception car l agitation peut accro tre l exposition l air et la contamination par le dioxyde de carbone IMPORTANT Utilisez les m mes conditions d agitation pour l talonnage ou la v rification et la mesure Comment nettoyer une lectrode de conductivit L lectrode doit tre rinc e apr s chaque mesure l eau d sionis e Si l lectrode a t en contact avec un chantillon non miscible l eau elle doit tre nettoy e avec un solvant miscible dans l eau comme l thanol ou l ac tone puis rinc e soigneusement l eau d sionis e Si des solides se sont accumul s l int rieur de la cellule de mesure liminez les d licatement l aide d un coton tige imbib de d tergent puis rincez l lectrode l eau d sionis e Attention ne jamais nettoyer m caniquement des lectrodes p les platin s car cela pourrait les endommager Comment conserver une lectrode de conductivit Les lectrodes de conductivit nettoy es doivent tre conserv es dans les conditions suivantes Conservation court terme lt 1 jour sec ou dans l eau d sionis e Conservation long terme gt 1 jour sec 51 52 Quelle est la dur e de vie des talons de conductivit certifi s METTLER TOLEDO garantit la qualit des solutions d talon non entam es pendant deux ans compter de la date de fabrication Les talons dont la conductivit est inf rieure
18. conductivit plus lev e Pour les chantillons non pressuris s des cellules circulation peuvent tre combin es une pompe p ristaltique ou membrane tant donn que ce sont des syst mes compl tement ferm s Avec d autres types de pompe l chantillon ou l talon entre en contact avec la pompe ce qui peut aboutir une contamination et des mesures erron es Pour l chantillon et les talons le d bit ne doit pas introduire de bulles d air sortie entr e Figure 12 Sch ma d une cellule circulation La contamination d un chantillon l autre ou d un talon un chantillon peut aboutir des mesures erron es Un rin age entre chaque mesure permet d viter cette contamination Pour diminuer le volume d chantillon ou de solution talon gaspill ces fins la cellule et les tuyaux peuvent tre rinc s l eau d sionis e entre chaque mesure Les tapes suivantes sont recommand es 1 Rincez abondamment l eau d sionis e d bit lev recommand 2 Rincez avec l chantillon ou l talon 3 Mesurez l chantillon ou calibrez avec l talon 4 Recommencez au point 1 METTLER TOLEDO propose des solutions talons certifi es ayant une conductivit de 10 uS cm et moins Ces talons sont con us uniquement pour v rifier des mesures de faible conductivit car toute manipulation sans pr caution aura imm diatement une incidence sur 3 5 Maintenance et conservation les
19. corrig e est grev d erreurs possibles r sultant de la correction de temp rature Plus le mode de correction de temp rature est performant plus l erreur sera faible La seule fa on d liminer ces erreurs est de n utiliser aucun mode de correction de la temp rature Au lieu de cela il faut ajuster la temp rature de l chantillon la temp rature de r f rence requise ce qui n cessite un quipement et du temps suppl mentaires Certaines normes comme USP lt 645 gt interdisent l utilisation de m thodes de correction de temp rature et imposent des mesures de conductivit non corrig es la place Pour les mesures r alis es suivant ces normes le mode de correction de temp rature doit tre d sactiv Dans le cas des conductim tres qui offrent uniquement un mode de correction de temp rature lin aire il n est souvent pas possible de d sactiver cette fonctionnalit Cependant en utilisant une valeur de a de O C le mode de temp rature lin aire se comporte comme s il tait d sactiv Le tableau 6 donne une vue d ensemble des conductim tres de laboratoire METTLER TOLEDO et des modes de correction de temp rature possibles pour chacun N ant Lin aire Non lin aire Eau pure SevenExcellence S700 S470 etc y y 7 vA SevenCompact S230 SevenGo Duo pro S678 y vd SevenGo pro SG7 FiveEasy FE30 FEP30 vA FiveGo FG3 Tableau 6 Conductim tres
20. de laboratoire METTLER TOLEDO et modes de correction de temp rature pris en charge 2 7 Interf rences Plusieurs facteurs peuvent avoir une incidence sur les mesures de avec la mesure de la conductivit Les quatre plus importants sont examin s dans ce conductivit chapitre 2 7 1 Dissolution de En plus des substances solides et liquides des substances gazeuses substances gazeuses peuvent galement tre dissoutes dans l chantillon et former des esp ces ioniques qui influent sur la mesure de la conductivit Le dioxyde de carbone CO est le seul gaz dans l air ambiant courant qui peut avoir une influence significative sur la mesure de la conductivit Dans l eau le dioxyde de carbone dissous forme de l acide carbonique H C0 qui se dissocie dans une premi re tape en hydrog nocarbonate HCO et dans une deuxi me tape en carbonate CO figure 10 L quilibre de la r action du dioxyde de carbone est fortement du c t du CO et seulement 0 2 environ des mol cules r agissent pour former de l acide carbonique Dans des conditions standard l impact du dioxyde de carbone peut augmenter la mesure de la conductivit d environ 1 uS cm au total 27 28 2 7 2 Bulles d air 2 7 3 Formation d une couche la surface de l lectrode Figure 10 Dissociation du dioxyde de carbone dans l eau Dans les mesures de faible conductivit lt 10 uS cm le dioxyde de carbone peut grandement influer sur le r sultat
21. de mer et une solution de KCI 32 4356 g kg une temp rature de 15 C et une pression atmosph rique normale Lorsque le rapport entre les deux mesures de conductivit est de 1 alors la salinit vaut exactement 35 En d autres termes 1 psu quivaut approximativement une teneur en sel de 1 g L La formule est assez complexe quation 16 mais tous les calculs sont effectu s par le conductim tre lui m me Lorsque le mode salinit du conductim tre est s lectionn les mesures sont effectu es en tant que mesure de conductivit S Zak pre T 15 DER R 16 1 k T 15 4 R shantitien T DE Rec T ao 0 0080 bo 0 0005 k 0 00162 a 0 1692 b 0 0056 a 25 3851 bz 0 0066 a 14 0941 b 0 0375 d4 7 0261 b4 0 0636 a 2 7081 bs 0 0144 3 6 4 Eau ultrapure Parfois l ancienne d finition l chelle de l eau de mer naturelle UNESCO 1966b est encore utilis e La valeur Spp de la salinit d un chantillon en ppt parties par millier se calcule en utilisant la formule suivante une temp rature de T 15 C et sous une pression atmosph rique normale 5 0 08996 28 2929729 R 12 80832 R 10 67869 R 5 98624R 1 32311R 17 ppt R K chantillon K etT 15 C K chantilon Conductivit de l chantillon K 42 914 mS cm norme de conductivit de l eau de mer de Copenhague Si la conductivit n est pas mesur e 1
22. de platine sans rev tement ont une r sistance tr s lev e tandis que les lectrodes en platine platin ont la r sistance la plus faible Les couches poreuses comme le platine platin ou le graphite peuvent adsorber certains l ments de l chantillon d o un effet de contamination par transfert et un temps de r ponse plus long si des solutions de concentration diff rente sont mesur es Ces effets sont contraires la r sistance de polarisation du mat riau de l lectrode Selon les besoins il est possible de choisir un mat riau d lectrode ayant une faible r sistance de polarisation un effet de contamination par transfert important et un temps de r ponse plus long ou un mat riau d lectrode ayant une r sistance de polarisation lev e un faible effet de contamination par transfert et un temps de r ponse court Le bon choix du capteur de conductivit est un facteur d terminant pour obtenir des r sultats pr cis et fiables Comme indiqu pr c demment les diff rents types de construction et de mat riaux utilis s conduisent l laboration de capteurs ayant divers points forts et points faibles Par cons quent cela n a aucun sens de parler de bons ou de mauvais capteurs La bon capteur est celui qui r pond le mieux aux besoins de l application Une exigence de base est qu aucune r action chimique ne doit intervenir entre l chantillon et la sonde Pour les chantillons chimiquement r actifs le verre
23. et le platine constituent souvent le meilleur choix parce qu ils offrent la meilleure r sistance chimique parmi tous les mat riaux couramment utilis s dans les cellules Pour les applications de terrain et aussi de nombreuses applications de laboratoire la stabilit m canique de l lectrode est un facteur plus important Un capteur de conductivit avec un corps en poxy et des lectrodes de graphite est souvent utilis car cette configuration a fait la preuve de son extr me durabilit et offre galement une bonne r sistance aux produits chimiques Pour les solutions aqueuses et les solvants organiques faiblement r actifs l utilisation de cellules en acier ou en titane est souvent une bonne alternative Le point suivant prendre en compte pour choisir un capteur optimal est la constante de cellule et le type de construction Une bonne constante de cellule va de pair avec la conductivit de l chantillon Plus la conductivit pr vue de l chantillon est petite plus la constante de cellule du capteur doit tre petite La figure 8 pr sente un ensemble d chantillons et les plages de constante de cellule recommand es pour la mesure Pour faire son choix entre une cellule 2 p les et une cellule 4 p les la r gle g n rale suivante peut tre employ e Pour les mesures de faible conductivit utilisez une cellule 2 p les Pour les mesures de conductivit moyenne ou lev e privil giez une cellule 4 p les
24. int rieurs voir la section 2 2 L avantage de la sonde 4 p les r side dans le fait qu il y a tr s peu de courant circulant dans les p les int rieurs o s effectue la mesure Ainsi aucun effet de polarisation influen ant la mesure ne se produit La cellule de conductivit 4 p les est galement moins sensible aux erreurs de mesure dues l encrassement P le de P le de courant mesure dm do e Figure 7 Sch ma d une cellule de conductivit 4 p les Le point fort de la cellule de conductivit 4 p les est sa large plage de mesure de la conductivit allant de 10 uS cm 1000 mS cm avec une excellente lin arit Les principales applications de ce type de sonde ont les mesures de conductivit moyenne largie que l on rencontre dans l eau de mer les eaux us es ou les acides ou bases dilu s 16 2 5 3 Mat riau Cellule 2 p les Cellule 4 p les e Haute pr cision faible conductivit e La configuration ais e de la cellule permet de fabriquer une cellule miniaturis e permettant galement de mesurer des chantillons en petites quantit s e Comme les effets de polarisation n influent pas sur la mesure des chantillons haute conductivit la cellule convient pour les mesures de haute conductivit e Bonne lin arit sur une tr s large plage de mesure de conductivit plusieurs d cades e Moins influenc e par la contamination de surface
25. la constante de la cellule doit tre d termin e par une op ration appel e talonnage La mesure d un talon de conductivit connue est une m thode fiable pour d terminer la constante de la cellule d une lectrode voir l quation 5 Les constantes de cellule certifi es sont d termin es l issue de la fabrication directement en usine Avec une incertitude maximale de 2 elles sont suffisamment pr cises et peuvent tre utilis es pour la mesure La valeur exacte de la constante de la cellule est indiqu e dans le certificat de qualit et imprim e sur le c ble de l lectrode Pour les capteurs technologie ISM la constante de cellule est galement m moris e dans la puce de l lectrode Les lectrodes de conductivit InLab 73x InLab 710 et InLab 720 de METTLER TOLEDO sont livr es avec une constante de cellule nominale seulement Pour ces lectrodes il faut d terminer la constante de cellule par talonnage avant d effectuer une mesure de la conductivit Les lectrodes de conductivit InLab 74x et InLab Trace sont livr es avec une constante de cellule certifi e d termin e par talonnage apr s la fabrication en assurant une conformit aux normes ASTM et NIST La constante de cellule peut voluer avec le temps La contamination et les d p ts ou une modification physique ou chimique de la cellule de mesure influent sur la constante de la cellule II est conseill d effectuer une v rification pou
26. lev e moins les ions ont de temps pour s accumuler une lectrode et constituer une double couche L utilisation d une fr quence de mesure lev e r duit l influence des effets de polarisation e Optimisation de la surface de l lectrode En augmentant la surface de l lectrode on r duit la densit de courant et donc galement les effets de polarisation voir la section 2 5 3 e Utilisation d une sonde de mesure de conductivit 4 p les Ce type de cellule de conductivit n est pas influenc e par les effets de polarisation voir la section 2 5 2 G effets de comportement id al effets de la capacit K Figure 5 R percussions n gatives de la polarisation et des effets de capacit sur la mesure de la conductivit 2 5 Capteur de conductivit La lin arit l autre extr mit de la droite est limit e par les effets de capacit voir la figure 5 Deux lectrodes dans un milieu non conducteur se comportent comme un condensateur Quand un courant continu est appliqu ces lectrodes l lectricit ne peut pas tre conduite La r sistance capacitive est infiniment grande et la conductance est gale z ro Cependant lorsqu un courant alternatif est appliqu aux lectrodes la r sistance capacitive chute et la conductance augmente en cons quence l influence des effets de capacit peut tre r duite ou annul e par e Adaptation de la fr quence de mesure Plus la fr q
27. li es la g om trie effets de champ La partie active de la mesure de conductivit au sein de l lectrolyte l int rieur et autour de la cellule est d crite par des lignes de champ Toute interf rence avec ces lignes de champ influence la mesure de la conductivit Une premi re source d interf rences est la paroi ou le fond du r cipient chantillon si l lectrode est plac e trop pr s d eux La mise en place id ale de l lectrode est au centre et 25 mm au dessus du fond du contenant Certaines sondes de mesure de conductivit sont con ues pour r duire cet effet n gatif Si le champ entier est contenu au sein de la cellule de mesure alors il ne peut y avoir aucune interf rence avec les lignes de champ et donc aucune erreur de cette nature lignes de champ Figure 11 Lignes de champ d une cellule 2 p les 29 3 Code de bonnes pratiques Les mesures de conductivit concernent un large ventail d applications diff rentes La deuxi me partie de ce guide se propose d enrichir votre savoir faire en mati re d applications Tout d abord un mode op ratoire g n ral sera d crit pour l talonnage la v rification et les mesures de conductivit y compris le cas particulier des mesures de faible conductivit La maintenance et la conservation des lectrodes de conductivit seront galement examin es Dans les chapitres suivants les applications les plus importantes seront d crites en d tail
28. proximit de la surface de l lectrode et des r actions chimiques Cette lecirolyse influe sur la composition de la solution et par cons quent aussi sur la conductivit Pour viter les r actions d lectrolyse ind sirables un courant alternatif CA est utilis pour mesurer la conductivit Avec le courant alternatif les ions ne migrent pas dans un sens ils oscillent autour de leurs positions au rythme de la fr quence appliqu e voir la figure 4 Figure 4 Migration diff rente des ions lorsqu un courant continu ou alternatif est appliqu la cellule de mesure M me en appliquant un courant alternatif l accumulation d ions n est pas compl tement limin e L ensemble des effets qui se produisent la surface de contact entre l lectrode et la solution lorsqu un courant est appliqu constitue la polarisation La cause principale en est la formation d une double couche qui influe sur la mobilit des ions Cette couche a le m me effet que la contamination de la surface de l lectrode et provoque une r sistance suppl mentaire Les effets de polarisation influent de fa on d favorable sur la mesure des chantillons dont la concentration en lectrolyte est moyenne ou lev e et limitent la lin arit l extr mit sup rieure de la droite voir la figure 5 Les effets de polarisation peuvent tre r duits ou vit s par e Adaptation de la fr quence de mesure Plus la fr quence de mesure est
29. qui peut conduire des r sultats erron s P le R sistance Q ohm R sistivit p MQ cm Salinit Solution talon TDS mg l Temp rature de r f rence V rification Un des 2 ou 4 p les auxquels on applique un courant pour mesurer la conductivit Le p le est en contact direct avec la solution d chantillon et constitue la cellule de mesure avec les autres p les Un p le est aussi appel une lectrode Propri t d un conducteur par laquelle il s oppose au passage du courant travers lui La r sistivit est l inverse de la conductivit p 1 xK Les valeurs de r sistivit sont parfois pr f r es une valeur de conductivit dans les applications faible conductivit comme les mesures effectu es dans l eau ultrapure ou les solvants organiques Concentration en min raux solubles essentiellement des sels de m taux alcalins ou de magn sium dans l eau Solution contenant une quantit connue pr cis ment d une substance ou dans ce cas solution de conductivit pr cis ment connue Les solides dissous totaux sont une mesure de la quantit de toutes les substances non volatiles dissoutes contenues dans un liquide Cette valeur est g n ralement exprim e en mg L ou ppm Les mesures de conductivit sont fortement d pendantes de la temp rature Les valeurs mesur es sont converties une temp rature de r f rence g n ralement 20 C ou 2
30. r sultats obtenus Pour une meilleure pr cision lors des talonnages faible conductivit utilisez l talon de 84 uS cm La lin arit constante des syst mes de mesure METTLER TOLEDO entre 84 uS cm et les faibles valeurs de conductivit assure une pr cision bien sup rieure celle g n ralement obtenue avec des solutions talons de conductivit inf rieure 84 uS cm Les capteurs de conductivit n cessitent peu d entretien seuls quelques points doivent tre pris en compte Le plus important est de veiller ce que la cellule soit propre La sonde doit tre rinc e l eau d sionis e apr s chaque mesure Si le capteur a t en contact avec un chantillon non miscible l eau il doit tre nettoy avec un solvant miscible dans l eau comme l thanol ou l ac tone puis rinc soigneusement l eau d sionis e Si des solides se sont accumul s l int rieur de la cellule de mesure liminez les d licatement l aide d un coton tige imbib de d tergent puis rincez l lectrode l eau d sionis e attention ne jamais nettoyer m caniquement des lectrodes p les platin s car cela pourrait les endommager Les lectrodes de conductivit nettoy es doivent tre conserv es dans les conditions suivantes Conservation court terme lt 1 jour sec ou dans l eau d sionis e Conservation long terme gt 1 jour sec Assurez vous que les connectiques sont l abri de l humidit
31. une bonne compr hension des mesures de conductivit En outre tous les facteurs importants qui influencent les mesures et les sources d erreurs possibles sont examin s Cette brochure ne se limite pas aux aspects th oriques Elle contient aussi une partie pratique cons quente accompagn e de tutoriels tape par tape et des directives pour r aliser un talonnage et des mesures fiables des descriptions d applications sp cifiques ainsi qu une section r pondant aux questions les plus fr quentes L objectif principal de ce guide sur la conductivit est de diffuser des connaissances et favoriser la compr hension de cette technique d analyse afin d accro tre la fiabilit et la pr cision des r sultats 2 1 Conductivit lectrique informations de base 2 2 D finition de la conductivit 2 Th orie La conductivit lectrique est la capacit d un mat riau transporter un courant lectrique Le terme conductivit peut galement tre employ dans d autres contextes par ex la conductivit thermique Par souci de simplicit dans ce guide le terme conductivit est toujours employ dans le sens de conductivit lectrique Le transport de l lectricit travers la mati re n cessite toujours la pr sence de particules charg es Les conducteurs peuvent tre class s en deux grands groupes selon la nature de la particule charg e Les conducteurs du premier groupe se composent d un r seau d
32. 100 uS cm ont une dur e de vie plus courte 84 uS cm 1 an 10 pS cm 6 mois La date d expiration est imprim e sur l tiquette du produit La p riode de garantie couvre jusqu la derni re journ e du mois indiqu Quelle est la dur e de vie en g n ral d un capteur ayant une constante de cellule certifi e Les sondes de conductivit ne vieillissent pas de la m me fa on que les lectrodes de pH Leur dur e de vie n est pas limit e tant que leur cellule de mesure n est pas d grad e par des produits chimiques une manipulation sans pr caution des dommages m caniques o un encrassement La dur e de vie d pend en grande partie de l utilisation et la manipulation de l lectrode Un nettoyage et une conservation ad quats augmentent la dur e de vie de l lectrode Peut on mesurer la conductivit de solutions non aqueuses Oui c est possible Les substances organiques ont galement des propri t s de dissociation Les compos s organiques comme le benz ne les alcools et les produits p troliers ont g n ralement une tr s faible conductivit Il faut reconna tre que l augmentation de la conductivit peut indiquer un accroissement de la contamination ionique et ou de la teneur en eau qui permet d augmenter la dissociation Les conductim tres METTLER TOLEDO sont con us avant tout pour les chantillons aqueux ou les chantillons non aqueux ayant une faible teneur en eau Avant de mesurer des chantillons non
33. 2 54 C 35 C 2 15 C 2 57 l C Conductivit TDS KCI TDS NaCl 25 C valeur en ppm facteur valeur en ppm facteur 84 uS cm 40 38 0 5048 38 04 0 4755 447 uS cm 225 6 0 5047 215 5 0 4822 1413 uS cm 744 1 0 527 702 1 0 4969 1500 uS cm 757 1 0 5047 737 1 0 4914 8974 uS cm 5101 0 5685 4487 0 5000 12 880 uS cm 7447 0 5782 7230 0 5613 15 000 uS cm 8759 0 5839 8532 0 5688 80 mS cm 52 168 0 6521 48 384 0 6048 59 Mettler Toledo AG Analytical CH 8603 Schwerzenbach Suisse T l 41 22 567 53 22 Fax 41 22 567 53 23 Sous r serve de modifications techniques 01 2014 Mettler Toledo AG 30099123 Marketing pH Lab MarCom Analytical Www mt com pH mmm Pour plus d informations
34. 5 C en utilisant un mode de correction de temp rature Cela rend les r sultats comparables V rifie la mesure de conductivit en effectuant une mesure dans une solution talon 55 56 6 1 Facteurs de correction de temp rature f pour une correction non lin aire 6 Annexe C 0 1 2 13 4 5 6 A 8 9 0 893 887 881 875 869 863 1 834 829 822 817 811 805 2 177 172 166 161 156 150 3 124 119 113 108 4103 698 4 673 668 663 658 653 648 5 624 619 615 610 605 601 6 578 573 569 564 560 555 7 534 529 525 821 516 512 8 491 487 483 479 475 ATI 9 451 447 443 439 436 432 10 413 409 405 401 398 384 1 376 372 369 365 362 358 12 341 337 334 330 327 323 13 307 303 300 297 294 290 14 274 271 268 265 262 259 15 243 240 237 234 231 228 16 214 211 208 205 202 1199 17 1185 182 179 177 174 A71 18 1157 1155 152 149 1147 144 19 131 128 126 123 121 118 20 105 1103 101 098 096 093 21 081 079 076 074 071 069 22 057 055 053 051 048 046 23 035 032 030 028 026 024 24 013 011 008 006 004 002 25 0 992 0 990 0 987 0 985 0 983 0 981 26 0 971 0 969 0 967 0 965 0 963 0 961 27 0 952 0 950 0 948 0 946 0 944 0 942 28 0 933 0 931 0 929 0 927 0 925 0 923 29 0 914 0 912
35. 5 C l quation 18 peut tre appliqu e une temp rature T comprise entre 10 C et 31 C R R I0SR R D T 15 96 7 72 0R 37 3R 0 63 0 21R gt T 15 18 RT K chantilon T K T L eau est la mati re premi re la plus fr quemment utilis e dans la production de produits pharmaceutiques Pour l utilisation de l eau les pharmacop es prescrivent plusieurs sp cifications de qualit auxquelles les fabricants de produits pharmaceutiques doivent d montrer leur conformit La conductivit est l un des principaux param tres qui permet de surveiller toutes les impuret s ioniques Selon le pays et la qualit de l eau requise les sp cifications varient l g rement Les principales pharmacop es sont Pharmacop e des tats Unis USP Pharmacop e europ enne EP Pharmacop e japonaise JP Pharmacop e chinoise ChP Pharmacop e indienne IP 43 Au fil des ans une harmonisation des sp cifications a t partiellement adopt e mais il subsiste des diff rences Le tableau 10 pr sente une vue d ensemble des sp cifications de conductivit pour deux qualit s d eau diff rentes Conductivit USP EP JP ChP IP uS cm 25 C Eau purifi e 1 3 uS em 5 1 pS cm en ligne 5 1 US cm 1 3 uS cm 3 tapes 1 tapes 1 3 uS cm 1 tapes 3 tapes hors ligne 2 1 uS cm Eau 1 3 uS em 1 3 uS cm en ligne 1 3 uS cm 1 3 uS cm pour injection 3 tapes 3 tapes 1 3 u
36. LA ee Environnement de laboratoire Guide des mesures de conductivit Th orie et pratique sur la conductivit 1 Introduction 5 2 Th orie 6 2 1 Conductivit lectrique informations de base 6 2 2 D finition de la conductivit 6 2 3 Conductivit des solutions 8 2 3 1 lons dissous 8 2 3 2 Auto ionisation de l eau 10 24 Principe de mesure 11 2 5 lectrode de conductivit 13 2 5 1 Cellule de conductivit 2 p les 14 2 5 2 Cellule de conductivit 4 p les 14 2 5 3 Mat riau 16 2 5 4 Choisir la bonne lectrode 17 2 6 Effets de la temp rature 20 2 6 1 Correction lin aire de la temp rature 21 2 6 2 Correction non lin aire 24 2 6 3 Eau pure 24 2 6 4 N ant 26 2 7 interf rences avec la mesure de la conductivit 27 2 7 1 Dissolution de substances gazeuses 27 2 7 2 Bulles d air 28 2 1 3 Formation d une couche la surface de l lectrode 28 2 7 4 Erreurs li es la g om trie effets de champ 29 3 Code de bonnes pratiques 30 3 1 talonnage et v rification 31 3 2 Conseils d utilisation des solutions talons 33 3 3 Mesure 34 3 4 Mesures de faible conductivit 35 3 5 Maintenance et conservation 37 3 6 Applications sp cifiques 38 3 6 1 TDS 38 3 6 2 Mesures de concentration 40 3 6 3 Salinit 42 3 6 4 Eau ultrapure 43 3 6 5 R sistivit 47 3 6 6 Conductivit cendre 47
37. S cm 3 tapes 3 tapes hors ligne 2 1 uS cm Tableau 10 Vue d ensemble des limites de conductivit auxquelles diff rentes pharmacop es font r f rence Exigences pour le conductim tre Sp cification Exigences USP EP JP ChP et IP Capteur de conductivit et pr cision de La constante de cellule doit tre connue la constante de cellule 2 V rification par M thode directe En utilisant une solution de conductivit connue talon de conductivit certifi M thode indirecte Comparaison avec une cellule dont la constante de cellule est connue ou certifi e Mat riau de l lectrode Mat riau adapt talonnage du conductim tre La cellule de conductivit est remplac e par une r sistance conforme aux normes NIST ou autorit nationale quivalente La mesure doit tre pr cise 0 1 de la valeur d clar e R solution de l instrument 0 1 uS cm Pr cision de l instrument 1 3 uS cm 0 1 uS cm Compensation de temp rature N ant Pr cision de temp rature 2 C Tableau 11 Exigences pour le conductim tre Le test le plus r pandu est la m thode en trois tapes conform ment USP lt 645 gt qui est d crite en d tail la section suivante M thode en trois tapes selon USP lt 645 gt Cette m thode comporte trois tapes de mesure diff rentes Le test s arr te la premi re ta
38. aqueux v rifiez d abord la r sistance du mat riau de l lectrode 5 Glossaire Anion lon charg n gativement Cation lon charg positivement Cellule de mesure Les 2 ou 4 p les r unis forment la cellule de mesure Certificat de qualit Certifie que tout ou partie d un syst me de production r pond un niveau de qualit souhait dans des limites de tol rance convenues et que la tra abilit est garantie dans le processus de production Conductance G S Capacit d un mat riau conduire l lectricit C est l inverse de la r sistance lectrique Conductivit xk US cm Conductance d une cellule normalis e La conductance mesur e est multipli e par la constante de cellule pour obtenir la conductivit k G K Constante de cellule Th orique K I A rapport K em de la distance entre les lectrodes I sur la surface effective de contact des lectrodes avec l lectrolyte A La constante de la cellule s utilise pour transformer la conductance en conductivit et est d termin e par talonnage La diff rence entre la valeur th orique et r elle de la constante de la cellule est due aux lignes de champ Courant alternatif CA D placement de charges lectriques qui changent de sens intervalle r gulier Courant continu CC D placement de charges lectriques dans un seul sens Effets de champ Partie du champ de mesure qui se situe en dehors de l espace
39. ation lectrolytique II s agit d une condition sine qua non pour que le solvant puisse conduire l lectricit Voici quelques exemples de dissociation lectrolytique NaCl Na CF HCI gt H Cr CHCOOH gt CH3COO H Une distinction est faite entre lectrolytes forts et faibles Les lectrolytes forts comme le chlorure de sodium se dissocient compl tement pour former des ions sodium et chlorure En revanche les lectrolytes faibles comme l acide ac tique ne se dissocient pas compl tement Cela signifie que la solution lectrolytique contient des ions ac tate CH C007 et des protons H mais aussi de l acide ac tique sous forme non ionique CHCOOH La dissociation est fortement d pendante de la temp rature et peut tre quantifi e par le taux de dissociation ou la constante de dissociation Seuls les l ments ioniques dissoci s sont pertinents pour la conductivit La contribution d un ion la conductivit d pend de sa concentration sa charge et sa mobilit La conductivit d un chantillon peut tre exprim e comme une fonction de la concentration des ions dissous et de leurs propri t s lectrochimiques K ZA 6 c concentration mol L Z nombre de charge x conductance quivalente S cm mol La conductance quivalente est un attribut sp cifique de chaque type d ion Elle d pend non seulement du type d ion mais aussi de la concentration et de la temp rature
40. cient de temp rature qui exprime la variation de conductivit en C Les valeurs de a sont indiqu es dans la litt rature ou sont d termin es exp rimentalement Pour r aliser une d termination empirique deux mesures de conductivit sont effectu es une premi re la temp rature de r f rence une seconde la temp rature de l chantillon Puis l quation suivante est utilis e pour calculer la valeur de a 8 Kra Kn X100 3 7 Kr Exemple D termination du coefficient de temp rature o La conductivit de l chantillon est mesur e sans compensation de temp rature O deux temp ratures diff rentes T1 temp rature de r f rence choisie T2 temp rature r elle de l chantillon Une solution de KCI 0 01 M est utilis e comme exemple Lors des mesures les valeurs de conductivit suivantes sont obtenues Mesure 1 1413 uS cm 25 C Mesure 2 1698 uS cm 35 C g 698 LS lem 1413 uS cm x 100 35 C 25 C x1413 uS cm 2 017 C Ces valeurs sont ensuite entr es dans l quation 8 pour calculer le coefficient de temp rature Exemple Correction de temp rature lin aire La solution de KCI de l exemple pr c dent est nouveau mesur e et le r sultat suivant est obtenu Mesure 3 1996 S cm 45 C Cette valeur est corrig e en fonction de la temp rature de r f rence 25 C l aide de l quation 7 et la valeur de a calcul e
41. cients de temp rature types de divers groupes de substances 23 24 2 6 2 Correction non lin aire 2 6 3 Eau Pure Pour les chantillons aqueux les fonctions non lin aires conviennent mieux la correction de temp rature que le mode de correction de temp rature lin aire La plus importante est une fonction non lin aire utilis e pour les eaux naturelles comme l eau souterraine l eau de surface l eau potable et les eaux us es Le mode de correction d crit est d fini par la norme ISO DIN 7888 La conductivit mesur e la temp rature de l chantillon kr est corrig e 25 C pour obtenir le coefficient K 2 en utilisant l quation suivante Ksc fas T X Kr 9 f25 T est le facteur de correction de temp rature utilis pour adapter les valeurs de conductivit des eaux naturelles mesur es la temp rature de l chantillon T la temp rature de r f rence 25 C Le mode de correction non lin aire est utilisable dans une plage de temp rature allant de O C 35 9 C Tous les facteurs de correction utilis s sont m moris s dans les conductim tres METTLER TOLEDO et num r s l annexe 6 1 Pour obtenir les r sultats une temp rature de r f rence de 20 C la valeur corrig e doit tre divis e par un facteur de 1 116 Kzsc TT CN Comme le montre le tableau 5 le coefficient de temp rature a de l eau pure varie fortement La principale raison en est que l auto ionisation des mol
42. de cette r gion en tapotant sur l lectrode ou en l agitant 6 Effectuez une mesure de la conductivit en suivant les instructions donn es dans le manuel d utilisation L agitation peut faciliter l obtention plus rapide du r sultat mais ne doit pas produire de bulles Si un mode de compensation de temp rature est activ la mesure de conductivit sera directement corrig e la temp rature de r f rence pr r gl e Les mesures d chantillons ayant une conductivit inf rieure 10 uS cm n cessitent un proc d sp cial Comme indiqu la section 2 7 1 le dioxyde de carbone pr sent dans l atmosph re influe grandement sur les mesures de faible conductivit Pour obtenir des r sultats de conductivit fiables en de de 10 uS cm les deux approches suivantes sont recommand es Gaz inerte l chantillon est prot g par une couche de gaz inerte d azote ou d h lium pour emp cher sa contamination par l atmosph re Cela permet l utilisation de cellules immersion normales pour mesurer des chantillons dont la conductivit s chelonne de 1 10 uS cm Cellule circulation Un syst me ferm comme une cellule circulation permet d exclure totalement l influence du dioxyde de carbone II s agit de la meilleure 35 36 pratique pour mesurer des chantillons dont la conductivit est inf rieure 10 uS cm Cependant il est galement possible de mesurer de cette mani re des chantillons ayant une
43. de charge des protons et des ions hydroxydes 10 2 3 2 Auto ionisation de l eau Comme nous l avons vu la conductance quivalente n est pas une valeur fixe Plus la concentration augmente plus la conductance quivalente diminue en raison de l interf rence croissante des ions mobiles en sens contraire Dans le cas des lectrolytes faibles la conductance quivalente diminue galement en raison du taux de dissociation plus faible aux concentrations plus lev es La temp rature influe sur la conductance quivalente d une mani re diff rente Une temp rature plus lev e augmente le mouvement des particules et diminue la viscosit du solvant Cela conduit une augmentation de la mobilit des ions et une conductivit plus lev e Dans le cas des lectrolytes faibles une temp rature plus lev e augmente le taux de dissociation et donc galement la conductivit La conductivit d une solution d pend de diff rents param tres qui interagissent de diverses mani res Les param tres importants de la conductivit peuvent tre r sum s comme suit e Type d lectrolyte dissous charge ionique rayon ionique mobilit ionique e Concentration de l lectrolyte dissous e Degr de dissociation de l lectrolyte e Solvant viscosit permittivit e Temp rature Les l ments ioniques d un solvant qui augmentent la conductivit d une solution ne sont pas toujours des substances externes Ils peuven
44. e de mesure est n cessaire La cellule de mesure est constitu e d au moins deux p les de charge oppos e Le terme lectrode s emploie comme synonyme de p le et les p les forment ensemble une cellule de mesure La cellule et le corps isolant qui maintient l ensemble s appellent le capteur La mesure d pend de la g om trie de la cellule qui est d crite par la constante de cellule K C est le rapport de la distance I et de la surface A des p les I K 4 K constante de cellule cm distance entre les lectrodes em A surface effective de contact des lectrodes avec l lectrolyte cm La conductance peut tre transform e en conductivit normalis e K qui est ind pendante de la configuration de la cellule de mesure Cela s obtient en multipliant la conductance par la constante de cellule PR er 6 A K conductivit S cm 2 3 Conductivit des solutions 2 3 1 lons dissous Les solvants purs sont non conducteurs et ont donc une conductivit proche de z ro Seuls les solides dissous formant des liaisons ioniques ou tr s polaires permettent une solution de conduire l lectricit L effet des ions dissous est examin la section 2 3 1 L eau absolument pure contient galement des ions et conduit donc l lectricit Cet effet caus par l auto ionisation de l eau est d crit la section 2 3 2 La dissolution des solides et la formation d ions constituent la dissoci
45. emp rature pour les mesures de conductivit ne doit pas tre confondue avec la compensation de temp rature dans les mesures de pH Lors d une mesure de la conductivit la valeur de conductivit affich e est la conductivit calcul e la temp rature de r f rence souhait e Ainsi l effet de la temp rature de l chantillon est corrig Dans une mesure de pH le pH la temp rature r elle par ex 27 C est affich Ici la compensation de temp rature consiste adapter la pente de l lecirode de pH la temp rature r elle mesur e Dans ce cas l effet de temp rature de l lectrode est corrig Il serait inefficace d ajuster la temp rature de tous les chantillons la temp rature de r f rence au moyen d un co teux syst me de contr le de temp rature Par cons quent dans la pratique le conductim tre mesure la conductivit la temp rature r elle par ex 27 C et convertit la valeur mesur e la temp rature de r f rence souhait e en utilisant des algorithmes de correction de temp rature choisis par l utilisateur 2 6 1 Correction de temp rature lin aire Comme la mesure de la conductivit et la mesure de la temp rature sont li es tous les capteurs de conductivit METTLER TOLEDO int grent un capteur de temp rature Comme la temp rature joue un r le cl dans la d termination de la conductivit mesur e il est important de conna tre la d pendance la temp rature va
46. eneur en cendres Comme pour les mesures de TDS la conductivit offre une alternative beaucoup plus rapide pour estimer la teneur en cendres Si la teneur en cendres est d termin e par conductivit on parle alors de cendres conductim triques La Commission internationale pour l unification des m thodes d analyse du sucre ICUMSA a d fini deux normes pour la d termination des cendres conductim triques Une certaine quantit de l chantillon de sucre est dissoute dans une quantit d termin e d eau d sionis e ayant une conductivit connue Ensuite la conductivit de la solution est mesur e La temp rature de la solution doit tre comprise entre 15 C et 25 C SevenExcellence et SevenCompact offrent un mode cendres conductim triques sp cial qui communique directement le r sultat en pourcentage Avec d autres conductim tres le r sultat peut tre calcul d apr s les formules suivantes e ICUMSA GS2 3 17 pour les produits du sucre raffin Dissoudre 28 g de l chantillon dans 100 g d eau d sionis e ayant une conductivit connue La teneur en cendres conductim triques se calcule en utilisant la formule suivante Pan 0 06 Ki o3sx Ka px 20 1 0 026x 7 20 1 0 026x T 20 47 48 3 6 7 Bio thanol e ICUMSA GS 1 3 4 7 13 pour le sucre brut la cassonade le jus le sirop et la m lasse Dissoudre 5 g de l chantillon dans 100 mL d eau d sionis e ayant une conductivit connue La tene
47. es d air en tapotant sur l lectrode ou en l agitant 6 talonnage Effectuez un talonnage de l lectrode en suivant les instructions donn es dans le manuel d utilisation Le conductim tre calcule automatiquement la nouvelle constante de la cellule V rification I y a deux fa ons de proc der la v rification L une est de ne pas utiliser de mode de correction de la temp rature et de comparer la mesure avec la valeur de la solution talon la temp rature mesur e qui est inscrite sur le flacon ou le certificat de qualit de la solution talon L autre fa on consiste utiliser un mode de temp rature lin aire L annexe 6 2 r pertorie les valeurs de requises pour les solutions talons La mesure peut tre directement compar e la valeur de la solution talon certifi e L agitation peut faciliter l obtention plus rapide du r sultat mais ne doit pas produire de bulles 7 liminez toutes les solutions talons usag es Ne reversez jamais un talon dans son flacon d origine METTLER TOLEDO s engage fournir une gamme compl te de solutions talons et garantit la qualit des flacons non ouverts pendant deux ans compter de la date de fabrication La date d expiration est indiqu e sur l tiquette du produit apr s Lot Exp ou Conservation jusqu 33 34 3 3 Mesure La p riode de garantie couvre jusqu la derni re journ e du mois indiqu La qualit de la solution ta
48. eut avoir des r percussions importantes sur la pr cision Lors de l talonnage ou de la v rification d une sonde de conductivit un soin particulier doit tre apport pour tablir des conditions de mesure pr cises L talonnage ou la v rification doivent tre r alis s dans les m mes conditions que la mesure de conductivit par ex avec ou sans agitation avec une cellule circulation avec un talon de conductivit dans une plage de concentration semblable Il est recommand de proc der comme suit Pr paration 1 S lectionnez la cellule de conductivit adapt e voir la section 2 5 4 2 Connectez le capteur au conductim tre 3 2 Conseils d utilisation des solutions talons Proc d d talonnage v rification IMPORTANT Utilisez toujours des solutions talons fra chement pr par es 1 Rincez soigneusement le capteur et le r cipient qui contiendra la solution talon plusieurs reprises l eau d sionis e afin d liminer toute contamination puis secouez pour liminer les gouttelettes r siduelles 2 Rincez le capteur et le r cipient avec une petite quantit de la solution talon et jetez la 3 Remplissez le r cipient avec la solution talon fra chement pr par e 4 Immergez le capteur dans la solution talon La cellule de mesure et les orifices d a ration pr sents sur le c t de certaines lectrodes doivent tre compl tement recouverts 5 liminez toutes les bull
49. g om trique de la cellule de mesure Si quelque chose interf re avec 53 54 lectrode lectrolyte Encrassement talonnage incertitude de mesure lon Mode de correction de temp rature Polarisation les lignes de champ par ex la paroi du b cher la mesure est affect e Synonyme de p le Solution aqueuse d acides de bases ou de sels qui sont capables de conduire l lectricit Formation d une couche g latineuse de masses collo dales ou prolif ration bact rienne dans la cellule de mesure Ces d p ts influent n gativement sur la mesure de la conductivit D termination empirique de la constante de la cellule en mesurant une solution talon Plage de valeurs possibles l int rieur de laquelle se trouve la valeur r elle de la mesure une probabilit d finie Atome ou mol cule ayant acquis une charge lectrique positive cation ou n gative anion apr s avoir perdu o gagn des lecirons M thode utilis e pour convertir la valeur mesur e la temp rature de r f rence souhait e selon une quation pr determin e Il n est alors plus n cessaire d ajuster la temp rature de l chantillon L application d un courant lectrique des lectrodes en solution peut entra ner une accumulation d esp ces ioniques proximit des surfaces des lectrodes Ainsi il en r sulte une r sistance de polarisation la surface de l lectrode ce
50. ilibre l air ambiant La mesure ne doit pas d passer 2 1 uS cm tape 3 Ajoutez une solution de KCI satur e 0 3 mL 100 mL l chantillon de l tape 2 et mesurez la valeur du pH La mesure de la conductivit de l tape 2 ne doit pas d passer la conductivit admissible cette valeur de pH voir le tableau 13 USP lt 645 gt crit res de pH et de conductivit l tape 3 pH Conductivit maximale 1S cm 5 0 4 7 5 1 4 1 5 2 3 6 5 3 3 3 5 4 3 0 5 5 2 8 5 6 2 6 5 7 2 5 5 8 2 4 5 9 2 4 6 0 2 4 6 1 2 4 6 2 2 5 6 3 2 4 6 4 2 3 6 5 2 2 6 6 2 6 7 2 6 6 8 3 1 6 9 3 8 7 0 4 6 Tableau 13 Limites de conductivit maximales l tape 3 3 6 5 R sistivit 3 6 6 Cendres conductim triques Dans le cas des mesures de faible conductivit comme le contr le de l eau ultrapure ou des solvants organiques parfois la r sistivit est pr f rable une valeur de conductivit La r sistivit est l inverse de la conductivit quation 19 L eau pure a une conductivit de 0 055 uS cm ce qui correspond une r sistivit de 18 18 MQ cm p 19 K p r sistivit MQ cm La teneur en cendres est un param tre de qualit important pour le sucre et ses pr curseurs afin de quantifier les impuret s inorganiques Apr s incin ration 550 C de produits contenant du sucre le r sidu solide est pes pour calculer la t
51. illeure m thode mais le proc d est tr s long La conductivit offre une alternative plus rapide et plus facile pour d terminer le TDS La mesure de la conductivit peut tre convertie en TDS en multipliant par un facteur TDS Pour obtenir des r sultats fiables deux points importants doivent tre pris en compte e Seuls des solides qui produisent des ions lorsqu ils sont dissous dans l eau permettent la conductivit Les solides qui ne donnent pas naissance des ions n ont aucune influence sur la conductivit mais influencent la vraie valeur TDS d une solution titre d illustration imaginons deux tasses de caf l une avec sucre l autre sans sucre Toutes deux ont une conductivit similaire mais le TDS du caf avec sucre est environ 500 fois plus lev e Un poids gal de solides ioniques diff rents aboutit des valeurs de conductivit diff rentes Sel quivalent de conductivit Facteur TDS NaCl 1 mg L TDS 2 04 uS cm 0 49 Na S0 1 mg L TDS 1 49 pS cm 0 67 CaSO 1 mg L TDS 1 36 uS cm 0 74 NaHCO 1 mg L TDS 1 06 uS cm 0 91 Tableau 8 quivalent de conductivit et facteur TDS de diff rents sels Ces deux raisons font qu il n est possible d obtenir des mesures TDS fiables avec un conductim tre que si la majeure partie des solides dissous est ionique Cela vaut pour l eau naturelle et l eau trait e En ouire les mesures TDS sont pr cises tant que la composition des
52. l 500 uS m 6 uS cm 49 50 4 Foire aux questions Comment choisir le bon capteur Pour choisir le bon capteur vous devez pr ter attention trois crit res 1 Stabilit chimique il ne doit se produire aucune r action chimique entre le mat riau du capteur et l chantillon 2 Type de construction capteur 2 p les id al pour les mesures de faible conductivit capteur 4 p les id al pour les mesures de conductivit moyenne haute 3 Constante de cellule utilisez un capteur ayant une faible constante de cellule 0 01 0 1 cm pour les mesures de faible conductivit et un capteur ayant une constante de cellule plus lev e 0 5 1 0 cm pour les mesures de conductivit moyenne haute Vous trouverez sur le site www electrodes net toutes les informations utiles sur les lectrodes METTLER TOLEDO Quelle est la diff rence entre une constante de cellule nominale et certifi e La constante de la cellule peut varier grandement en raison du processus de production La constante de cellule nominale a une pr cision de 20 seulement et vous aide choisir la bonne lectrode Elle est trop impr cise et ne doit pas tre utilis e pour les mesures de conductivit Les capteurs livr s avec une constante de cellule nominale doivent d abord tre talonn s Les constantes de cellule certifi es sont d termin es l issue de la fabrication directement en usine conform ment aux norme
53. lon n est en aucune circonstance garantie au del de la date d expiration Pour obtenir un certificat de test d taill rendez vous sur le site www mt com buffer et saisissez le num ro de lot indiqu sur le flacon En raison des circonstances impr visibles hors de notre contr le la seule garantie offerte est la qualit de la solution talon dans un flacon laiss ferm et plein dans un d lai de deux ans compter de sa date de fabrication Les conseils suivants sont des directives pour optimiser l utilit d une solution talon en cours d utilisation dans le laboratoire Ces conseils simples vous permettront d obtenir des mesures pr cises et exactes avec la solution talon Les conditions pr alables sont une cellule un c ble et un conductim tre bien entretenus e N utilisez jamais de solutions talons au del de leur date d expiration ou en cas de contamination pr sum e e Remplacez le flacon de solution talon par un flacon neuf d s que la date d expiration est atteinte e La date de la premi re ouverture doit tre inscrite sur le flacon de solution talon e Ne diluez ou ne m langez jamais une solution talon avec une solution talon provenant d un autre fabricant e La solution talon pr lev e doit tre utilis e rapidement et ne doit jamais tre revers e dans le flacon d origine e Conservez les flacons d talons bouch s afin qu aucun contaminant ne puisse entrer dans la solution e Les solutions
54. m tre ayant une r solution minimale de 1 uS m 0 01 uS cm e Cellule de conductivit en platine ayant une constante de cellule de 0 10 0 02 cm et comprenant une sonde de temp rature int gr e ou externe d une r solution de 0 1 C e Thermostat pour ajuster la temp rature de l chantillon 25 0 1 C e talon de conductivit certifi d une conductivit de 500 uS m 5 uS cm ou moins e R cipient chantillon en verre plastique ou acier inoxydable talonnage Pour l talonnage le mode de correction de temp rature du conductim tre doit tre d sactiv La temp rature de l chantillon talon est ajust e 25 C avec le thermostat Agitez doucement pour atteindre l quilibre de temp rature Arr tez l agitation et attendez deux minutes avant de prendre la mesure de conductivit La temp rature de l chantillon doit tre de 25 0 5 C La constante de la cellule correspondante doit tre comprise entre 0 08 et 0 12 cm Mesure Pour la mesure il y a deux possibilit s e Ajuster la temp rature de l chantillon 25 0 5 C e Utiliser le mode de correction de temp rature lin aire avec un coefficient de correction de temp rature de 2 2 C Agitez doucement l chantillon pour uniformiser la temp rature Arr tez l agitation et attendez deux minutes avant de prendre la mesure de conductivit Pour satisfaire les sp cifications le r sultat ne doit pas tre sup rieur ou ga
55. nant qu une seule technologie de mesure ne puisse convenir toutes les situations Les trois technologies suivantes sont tablies sur le march e Cellule de conductivit 2 p les e Cellule de conductivit 4 p les e Cellule de mesure de conductivit inductive 2 5 1 Cellule de conductivit 2 p les 2 5 2 Sonde de mesure de conductivit 4 p les Les cellules de mesure inductives servent surtout r aliser des mesures de contr le des processus en cours de fabrication dans les installations industrielles Pour cette raison seules des cellules de conductivit 2 et 4 p les sont examin es dans les sections qui suivent Les cellules de conductivit 2 p les classiques sont form es de deux plaques Normalement les plaques sont entour es par un tube ext rieur qui les prot ge contre les dommages m caniques et r duit les erreurs caus es par les effets de champ voir la figure 6 Il existe aussi d autres mod les de cellule 2 p les Un autre type de construction largement utilis e consiste en une broche entour e par la deuxi me lectrode voir la figure 6 Ces capteurs sont fabriqu s partir de mat riaux solides comme l acier inoxydable ou le titane et sont beaucoup moins sensibles aux dommages m caniques La configuration ais e de la cellule 2 p les permet de fabriquer des cellules de mesure miniaturis es Ces microcapteurs permettent r aliser des mesures dans de petites quantit
56. pe r ussie Si les trois tapes chouent l eau ne r pond pas aux crit res Le tableau 11 num re les exigences g n rales pour le conductim tre IMPORTANT D sactivez la correction de temp rature tape 1 Mesurez la temp rature et la conductivit sans compensation de temp rature La mesure peut tre effectu e en ligne avec une cellule circulation ou hors ligne avec un flacon d chantillon Arrondissez la temp rature la valeur inf rieure la plus proche par intervalle de 5 C Recherchez la limite de conductivit de l tape 1 pour cette temp rature voir le tableau 12 Si la conductivit mesur e n est pas sup rieure la limite indiqu e dans le tableau l eau r pond aux crit res USP lt 645 gt Si la conductivit est sup rieure la valeur du tableau poursuivez l tape 2 USP lt 645 gt crit res l tape 1 Pour les mesures de conductivit sans compensation de temp rature Temp rature Conductivit Temp rature Conductivit CC maximale 1S cm C maximale US cm 0 0 6 55 2 1 5 0 8 60 2 2 10 0 9 65 2 4 15 1 0 70 2 5 20 1 1 75 2 7 25 1 3 80 2 7 30 1 4 85 2 7 35 1 5 90 2 7 40 1 7 95 2 9 45 1 8 100 3 1 50 1 9 Tableau 12 Limites de conductivit maximales l tape 1 45 46 tape 2 Ajustez la temp rature de l chantillon 25 1 C et agitez jusqu ce que la conductivit cesse d augmenter et soit en qu
57. r contr ler si la constante de la cellule est toujours valable avant d effectuer une mesure de la conductivit cette fin on mesure la conductivit d une solution talon La mesure doit tre dans les limites pr d finies par ex 2 de la solution talon 31 32 En r sum les capteurs livr s avec une constante de cellule nominale doivent tre talonn s avant la premi re utilisation Pour les capteurs dont la constante de cellule est connue une v rification est suffisante Si la valeur mesur e lors de la v rification est en dehors des limites le capteur doit tre talonn nouveau talons de conductivit Les solutions talons de conductivit offrent un moyen facile d talonner ou v rifier la constante de cellule Notez que les solutions talons de conductivit sont plus sensibles la contamination et la dilution que les solutions tampons pH Le pouvoir tampon des talons pH tend conf rer une r sistance aux variations du pH et les rend beaucoup plus tol rants une manipulation sans pr caution Par contre les talons de conductivit sont touch s directement par la dilution la contamination ou l influence du CO lorsqu ils sont au contact de l air leur valeur varie facilement en particulier pour les talons de conductivit plus faible Des conseils utiles la manipulation des solutions talons sont donn s la section 3 2 En outre une l g re variation de temp rature p
58. r obtenir la conductivit corrig e de l chantillon point 4 1 2 Eau pure 1 NaCI calcul N e e o Eau pure 100 pg L NaCl p 0 8 0 6 04 0 2 O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temp rature C Figure 9 Repr sentation du mode de compensation de la temp rature de l eau pure contenant un contaminant de chlorure de sodium 100 ug L 25 26 2 6 4 N ant Comme il n y a qu une seule esp ce d impuret dans l exemple la correction illustr e semble assez facile En r alit la situation est beaucoup plus complexe car il existe de nombreuses impuret s des concentrations diff rentes et chacune a son propre comportement en fonction de la temp rature Pour une correction pr cise de la temp rature de l eau pure METTLER TOLEDO a mis en place un mode de correction de temp rature exclusif dans ses conductim tres haut de gamme qui repose sur un algorithme labor par THORNTON une entreprise leader dans l analyse de l eau pure avec de nombreuses ann es d exp rience reconnue son actif Ce mode dit eau pure compense les valeurs de conductivit dans l intervalle de 0 005 5 00 uS cm et une plage de temp rature allant de O 50 C la temp rature de r f rence de 25 C Lorsque la mesure de la conductivit est sup rieure 5 00 uS cm en mode eau pure l algorithme se confond avec un mode de compensation lin aire o a 2 00 C Chaque r sultat de temp rature
59. riation de la conductivit par C de l chantillon mesur La d pendance la temp rature de chaque chantillon est diff rente et peut varier fortement des temp ratures et des concentrations d ions diff rentes Pour simplifier la relation complexe entre la conductivit la temp rature et la concentration en ions diff rentes m thodes de correction de temp rature ont t labor es pour r pondre aux besoins des utilisateurs e Lin aire e Non lin aire e Eau pure e N ant Selon l chantillon dont on mesure la conductivit l une des m thodes pr cit es est retenue Pour les solutions moyennement fortement conducirices un mode de correction de temp rature lin aire est employ La correction non lin aire est recommand e pour l eau naturelle qui a une d pendance la temp rature plus lev e Pour l eau pure dont la d pendance la temp rature est la plus lev e METTLER TOLEDO a sp cialement d velopp un algorithme unique et tr s pr cis qui repose sur l exp rience et les connaissances approfondies de THORNTON une entreprise leader dans l analyse de l eau ultra pure Ces m thodes de correction de temp rature sont d crites dans les sections qui suivent Pour corriger la temp rature de solutions conductivit moyenne ou haute l quation lin aire suivante est souvent utilis e D Xx T T 100 TTL K Tref 1 21 22 Elle fait intervenir le coeffi
60. s d chantillon P le de do J courant et p le de mesure Figure 6 Sch ma d une cellule de conductivit 2 p les Le point fort de la cellule conductivit 2 p les est qu elle permet de mesurer une faible conductivit avec une grande pr cision Une plage de mesure type s chelonne de 0 001 uS cm 1000 uS cm Les principales applications d une cellule 2 p les sont la mesure de la conductivit de l eau pure de solutions aqueuses tr s dilu es et de solutions non aqueuses Ce mod le plus volu de cellule de conductivit fonctionne avec une paire d lectrodes suppl mentaires voir la figure 7 II existe diff rentes configurations de cellule 4 p les mais le principe de fonctionnement est toujours le m me e Les p les ext rieurs sont les p les auxquels un courant alternatif est appliqu Ils sont r gis de la m me mani re que ceux de la sonde 2 p les Les p les de mesure int rieurs sont plac s l int rieur du champ lectrique des p les de courant et mesurent la tension l aide d un amplificateur haute imp dance Le courant circulant travers les p les ext rieurs et la solution peut tre mesur avec pr cision par le circuit Si la tension aux bornes des p les int rieurs et le courant sont connus il est possible de calculer la r sistance et la conductance Pour obtenir la valeur de conductivit la conductance doit tre multipli e par la constante de cellule des p les
61. s ASTM et NIST Avec une incertitude maximale de 2 elles sont suffisamment pr cises et peuvent tre utilis es pour les mesures de conductivit La valeur certifi e de la constante de la cellule est indiqu e sur le certificat de qualit imprim e sur le c ble de l lectrode et m moris e dans la puce d une lectrode ISM Quand dois je effectuer un talonnage ou une v rification Si la valeur exacte de la constante de cellule n est pas connue alors un talonnage doit tre effectu Lorsque la valeur exacte de la constante de cellule est connue alors une v rification est suffisante C est le cas des capteurs ayant une constante de cellule certifi e ou des capteurs qui ont t talonn s au pr alable Quel mode de correction de temp rature dois je utiliser Selon l chantillon mesur diff rents modes de correction de temp rature doivent tre utilis s Lin aire Solutions de conductivit moyenne haute utilisez une valeur de a adapt e Non lin aire Eau naturelle Eau pure Eau ultrapure N ant chantillons avec r gulation de temp rature ou mesures de conductivit conform ment certaines normes par ex USP lt 645 gt Faut il agiter ou non l chantillon lors de la mesure de la conductivit Dans les solutions non agit es la mesure peut d river En g n ral il est pr f rable de mesurer la conductivit dans un chantillon sous agitation Les chantillons de faible
62. t galement tre produits par le solvant lui m me Un exemple est l eau pure sans impuret s qui a une conductivit de 0 055 uS cm La conductivit est caus e par les ions hydronium H30 et hydroxyde OH qui sont produits par auto ionisation de l eau L quilibre de cette r action est fortement d plac du c t de l eau et seules deux mol cules d eau sur un milliard sont en configuration ionique L influence de l auto ionisation est assez faible mais doit tre prise en compte pour les mesures de l eau pure HS AH H H O eea H H Figure 2 Auto ionisation de l eau 2 4 Principe de mesure Pour l essentiel une cellule de mesure de conductivit est constitu e d une paire d lecirodes appel es p les laquelle une tension est appliqu e Le conductim tre mesure le courant circulant et calcule la conductivit voir la section 2 2 C est une fa on tr s simplifi e d expliquer le principe de mesure En r alit certains aspects importants doivent tre pris en compte Figure 3 Configuration sch matique d une cellule de mesure de conductivit Lorsqu un courant continu CC est appliqu aux lectrodes les ions charg s positivement cations migrent vers l lectrode charg e n gativement cathode Parall lement les ions charg s n gativement anions se d placent en sens inverse vers l lectrode charg e positivement anode voir la figure 3 Cela peut conduire une accumulation d ions
63. uence de mesure est basse moins les effets de capacit sont importants e Utilisation d une sonde de mesure de conductivit ayant une faible capacit Plus la superficie A de l lectrode est faible et plus la distance I entre les lectrodes est importante plus la capacit est faible Cependant ce n est pas vraiment une possibilit envisageable car pour r aliser des mesures dans un milieu faible conductivit des cellules ayant une constante de cellule faible superficie d lectrode importante et petite distance entre les lectrodes sont n cessaires Dans certains cas la capacit du c ble entre les lectrodes et le circuit de mesure peut tre plus importante et doit tre r duite et ou compens e par la conception de l quipement La fr quence de mesure optimale d pend de la plage de mesure Par cons quent la fr quence doit tre adapt e la conductivit de l chantillon En g n ral une basse fr quence est utilis e pour mesurer une faible conductivit o les effets de polarisation sont insignifiants Une fr quence lev e s emploie pour mesurer une conductivit lev e ce qui permet de r duire les effets de polarisation Les conductim tres de derni re g n ration permettent d adapter automatiquement la fr quence de mesure L algorithme utilis pour adapter la fr quence de mesure varie entre les fabricants de conductim ires Compte tenu de la diversit des applications il n est pas surpre
64. ur en cendres conductim triques se calcule en utilisant la formule suivante tam 00018 fl Jx 21 1 0 023x 7 20 1 0 023x 7 20 K conductivit de la solution en yS cm k conductivit de l eau d sionis e utilis e en HS cm T temp rature en C doit tre comprise entre 15 C et 25 C K constante de cellule Le bio thanol peut contenir des impuret s ioniques l tat de traces Ces impuret s augmentent le risque de corrosion ce qui peut entra ner des dommages au moteur quand le bio thanol est utilis comme carburant ou entre dans la composition d un m lange de carburants La conductivit est un param tre de sommation non sp cifique qui se rapporte la concentration et la mobilit des ions dans une solution Plus le niveau de conductivit est lev plus la teneur en ions corrosifs pr sents dans le carburant est lev e Le mat riel n cessaire pour effectuer cette d termination est bon march et simple utiliser m me sur site Par cons quent la conductivit est un indicateur cl de la qualit globale du bio thanol Une norme importante pour les mesures de conductivit du bio thanol est NBR 10547 D termination de la conductivit lectrique de l thanol carburant qui a t d finie par l Association br silienne des normes techniques ABNT Pour mesurer la conductivit selon cette norme les points suivants doivent tre pris en compte Mat riel e Conducti
65. ure 14 Chaque zone mesurable n cessite une d termination distincte de la pente et l ordonn e l origine Conductivit Mesurable de Mesurable de A B cC D A B C D Concentration Figure 14 Courbe de la conductivit en fonction de la concentration avec zones mesurables NaOH Dans ce guide seul l talonnage en deux points est d crit La premi re tape consiste mesurer la conductivit des deux solutions talons de concentration connue Ensuite la pente quation 13 et l ordonn e l origine quation 14 de la courbe d talonnage sont calcul es en utili sant les quations suivantes V7 M 3 XX b y mxx 14 m pente Y Y2 conductivit des talons 1 et 2 x X concentration des talons 1 et 2 b ordonn e l origine Dans une deuxi me tape la conductivit de l chantillon est mesur e puis la concentration est calcul e d apr s l quation suivante 0 b m 15 y conductivit de l chantillon x concentration de l chantillon 4 3 6 3 Salinit La salinit S est une mesure sans unit correspondant au poids des sels dissous dans l eau de mer Il existe diff rentes d finitions de la salinit Normalement la d finition de l UNESCO de 1978 est utilis e M me si la salinit est un nombre sans dimension on utilise souvent l unit psu practical salinity unit La salinit est calcul e partir d une relation empirique entre un chantillon d eau

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