Misura della conduttività: conduttimetri

La conduttività è l’attitudine di un corpo a lasciar fluire una corrente elettrica quando è immerso in un campo elettrico. Pertanto un conduttore è un materiale che offre pochissima resistenza al flusso di una corrente elettrica. I materiali sono classificati come metalli, sono i più conduttivi e gli isolanti come ceramica, legno e plastica sono i meno conduttivi.

Nelle soluzioni la corrente è trasportata dai cationi e dagli anioni mentre nei metalli dagli elettroni. Studi su questi fenomeni furono intrapresi dall’inglese Stephen Gray che primo fece  la distinzione tra conduzione e isolamento.

Vi è anche la conduttività termica che indica come l’energia termica  può muoversi attraverso un materiale ed è correlata al fatto che siano solidi non metallici e solidi metallici.

Fattori che influenzano la conduttività

I fattori che influenzano la conduttività di una soluzione sono:

La conduttività  è misurata tramite un conduttimetro. Questo  può essere a seconda dell’uso tascabile, portatile, da banco e industriale.

Conduttimetri

Essi hanno una sonda che deve essere immersa nella soluzione in esame. All’interno della sonda vi è una cavità dove sono presenti due contatti elettrici tra cui vi è una differenza di potenziale elettrico e la soluzione può liberamente circolare tra i due.

Nel conduttimetro sono presenti due elettrodi aventi superficie nota ad una certa distanza d sebbene esistano conduttimetri a quattro elettrodi.

La conduttività che viene spesso espressa in μS∙cm-1 è data da:
κ = G ∙ K

dove G è la conduttanza definita come il reciproco della resistenza elettrica R di una soluzione tra due elettrodi ed espressa in Siemens [G = 1/R] e K è la costante della cella definita dal rapporto tra la distanza d tra gli elettrodi e la loro superficie a ed espressa in cm-1.

Conoscendo tali valori si può correlare la quantità di corrente elettrica che passa tra i due elettrodi, chiudendo il circuito, alla capacità della soluzione di condurre la stessa.

I conduttimetri più recenti avvalendosi delle più recenti tecnologie integrano al loro interno un sensore di temperatura per cui è possibile esprimere il valore di temperatura ad un’unica temperatura di riferimento indipendentemente dalla temperatura del campione.

Molti conduttimetri inoltre sono multiparametro per misurare contemporaneamente diverse grandezze come:

  • pH
  • resistività
  • salinità

La miniaturizzazione dei conduttimetri, unitamente alle loro prestazioni, consente di ottenere in tempi brevi e operando in loco numerose informazioni come, ad esempio, la conduttività del suolo necessaria a conoscere la quantità dei nutrienti presenti.

Applicazioni

Le misure di conduttività elettrica trovano ampio utilizzo nell’analisi della qualità dell’acqua. Ad esempio, nel trattamento delle acque reflue la conduttività elettrica viene misurata per garantire che la salinità delle acque reflue in uscita sia paragonabile a quella del corpo idrico in cui viene scaricata.

Il rilascio di acqua con salinità molto diversa rispetto a quella del corpo idrico infatti può avere effetti dannosi sull’ecosistema acquatico. Tra le applicazioni vi è la determinazione della concentrazione di vari acidi come acido cloridrico, fosfato, gas di ammonio e ammoniaca, acido nitrico, acido solforico.

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