Les ionomètres d’aujourd’hui sont basés sur la technique de l’électrode sélective d’ions. Il s’agit d’instruments de mesure dotés d’une membrane sensible capable de mesurer les activités ioniques. C’est-à-dire qu’ils mesurent la concentration d’un ion donné dans une solution en utilisant à la fois une électrode de détection et une électrode de référence.
La méthodologie utilisée par les ionomètres avec électrodes ioniques sélectives est l’échange d’ions, qui mesure la différence de potentiel produite par le contact de l’électrode avec l’ion analysé.
Pour effectuer la mesure d’ions, les électrodes sélectives d’ions doivent entrer en contact avec un certain ion présent dans la solution. Étant donné que la principale préoccupation de cette mesure est la concentration, et non l’activité des ions dans la solution, on utilise souvent des sels qui augmentent la force ionique pour faciliter la relation entre le potentiel de l’électrode et la concentration. L’activité de l’ion spécifique est convertie en potentiel électrique lorsqu’il entre en contact avec la membrane active de l’électrode sélective d’ions. Une fois cette conversion effectuée, le potentiel électrique peut être mesuré avec un voltmètre ou avec un pH-mètre.
Il est important de noter que le processus de mesure de la concentration ionique est effectué en utilisant à la fois une électrode de détection et une électrode de référence. C’est l’électrode de détection qui est responsable de la sélectivité d’un ion spécifique. Une fois que les deux électrodes sont immergées dans la solution aqueuse et que l’activité ionique spécifique est convertie en potentiel électrique, l’électrode de référence est utilisée pour déterminer la différence de potentiel.
Types d’électrodes sélectives d’ions
Il existe quatre types d’électrodes sélectives d’ions : les électrodes à membrane de verre, les électrodes à l’état solide, les électrodes à matrice solide ou liquide et les électrodes de détection de gaz.
Qu’est-ce qu’un conductimètre ?
Un conductimètre est un appareil qui mesure la conductivité électrique spécifique σ [S/m], qui est un paramètre physique qui décrit la capacité d’une substance (liquides, métaux, gaz) à conduire le courant électrique. Dans les liquides, la conductivité électrique est causée par des ions chargés positifs et négatifs capables d’interagir avec un champ électrique appliqué. En général, la conductivité dépend de la concentration et du type d’ions, ainsi que de la température. Il existe deux approches techniques pour mesurer la conductivité : inductive et par contact.
- Conductivité inductive : Les capteurs inductifs utilisent deux bobines électromagnétiques qui sont généralement encapsulées dans un anneau polymère. Une tension alternative est appliquée à la bobine d’entraînement, ce qui induit une tension dans la bobine réceptrice. Le courant induit est influencé par la conductance de la solution. En raison du boîtier fermé, les capteurs inductifs peuvent être utilisés dans des environnements agressifs, mais ne conviennent pas pour des conductivités inférieures à 15 µS/cm.
- Conductivité de contact : les capteurs de contact sont constitués d’électrodes conductrices (par exemple, des métaux tels que le platine, l’or, l’acier, le titane et le graphite non métallique) qui sont en contact direct avec le milieu. Les principaux paramètres mesurés sont la tension et le courant appliqué. L’interdépendance des deux paramètres, décrite par la loi d’Ohm, permet le calcul d’une résistance R (mesurée en Ohm [Ω]) ou l’inverse – la conductance G (mesurée en Siemens [S]).
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