Conduttimetria

Lezione del 28 aprile 2011
classe 5° TCB
IPSIA Gallarate
CONDUTTIMETRIA
Si basa sulla misura di conducibilità elettrica di una soluzione elettrolitica e/o della sua variazione
al variare del tipo o della concentrazione delle specie ioniche in essa presenti.
La conducibilità elettrica possiamo chiamarla anche conduttanza ed indicarla con la lettera greca .
= 1/R (è l’inverso della resistenza elettrica)
In base alla seconda legge di Ohm la resistenza elettrica dipende dalla geometria del conduttore:
R=  * (l / S) da cui possiamo per sostituzione ottenere = 1 / ( * (l / S)) = 1/ * S/l
 è il coefficiente di resistività il suo inverso 1/ è detto coefficiente di conduttività o conducibilità
specifica, tale valore viene indicato con la lettera greca 
Quindi =  * S/l
(dove S= area della sezione dell’elettrodo cm2) ed l = indica la distanza tra i due elettrodi in cm..
L’unità di misura della conducibilità elettrica è il Siemens (S) , 1 S= 1/Ω.
La conducibilità elettrica di una soluzione viene misurata mediante un conduttimetro, collegato alla
cella conduttimetria che è costituita da due elettrodi, placche metalliche , di platino platinato
immerse nella soluzione in analisi.
Il fatto che l’elettrodo sia fatto di platino platinato significa che la superficie è porosa con
conseguente aumento della sua superficie di contatto, per questa ragione si preferisce indicare il
rapporto S/l = K detta costante di cella.
=  * K
 = conducibilità si misura in Siemens S
= conducibilità specifica si misura in S/cm
K= costante di cella in cm.
FATTORI CHE AGISCONO SULLA CONDUCIBILITA’ ELETTRICA DI UNA SOLUZIONE:
1. La concentrazione degli ioni in soluzione: il trasporto della corrente elettrica in una soluzione
dipende dal numero di ioni presenti e quindi dalla concentrazione. Per quanto riguarda gli elettroliti
forti esiste una buona linearità diretta tra la  e la concentrazione della soluzione. Stessa cosa vale
per gli elettroliti deboli cambia solo la pendenza della retta. E’ possibile in entrambe i casi avere una
risposta dello strumento anche con concentrazioni 10 -4 moli/L. quando la soluzione diventa molto
concentrata cresce l’affollamento degli ioni e ciò porta ad una interazione tra di essi con conseguente
rallentamento del trasporto degli elettroni.
2. Le cariche ioniche: nelle stesse condizioni uno ione bivalente trasporterà un carica doppia rispetto ad
uno ione monovalente con conseguente aumento della conducibilità specifica.
3. La velocità di migrazione degli ioni in soluzione: se applichiamo una stessa tensione elettrica la
velocità di ogni ione dipende da:
a. Rapporto carica/raggio
b. Massa
c. Forze di interazione con altri ioni e con il solvente
Mauro Sabella
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d. Dalla viscosità del solvente.
4. La temperatura: al variare di questo parametro varia sia la concentrazione ionica che la mobilità
degli stessi con conseguente aumento della conducibilità di un max del 3 % per ogni grado
centigrado d’aumento.
STRUMENTAZIONE.
Un conduttimetro è costituito da una coppia di elettrodi cui viene fatta passare della corrente alternata a
circa 2000 Hz in quanto l’alternarsi della polarità impedisce alla soluzione da analizzare la polarizzazione
della concentrazione cioè il migrare degli ioni verso i due poli.
La corrente fornita negli impianti elettrici domestici è alternata ed ha un frequenza di 50 Hz, bassa per
poter fare misure con il conduttimetro quindi è necessario aumentare questa frequenza fino a circa 2000
Hz con un opportuno oscillatore di frequenza. Raggiunta tale frequenza questa verrò fornita agli elettrodi
che immersi nella soluzione elettrolitica consentiranno il flusso degli ioni nella stessa. In uscita dalla cella
elettrolitica tale valore deve essere attenuato da un commutatore di fondo scala e successivamente tale
segnale viene raddrizzato e quindi convertito in corrente continua in modo da facilitare la lettura del
segnale con un sistema digitale. Sullo stesso strumento deve essere collegato un dispositivo per la
compensazione della temperatura (ved. Pt 5)
Schema di un conduttimetro:
1. Oscillatore di frequenza: trasforma la corrente di alimentazione del conduttimetro in CORRENTE
ALTERNATA di opportuna frequenza 2000 Hz
2. Cella conduttimetria: (immersa nella soluzione in esame ed è costituita da 2 elettrodi di platino
platinato cui viene applicata un tensione alternata.
3. Commutatore di fondo scala: ha il compito di attenuare il segnale elettrico prima di inviarlo
all’indicatore di segnale.
4. Raddrizzatore : trasforma la corrente da alternata a continua in modo da facilitare la lettura del
segnale esempio della  e di .
5. Dispositivo per la compensazione della temperatura: è costituito da tra comandi dove inserire le
seguenti informazioni
a. Ts temperatura della soluzione
b. Tr temperatura di riferimento.
c.
coefficiente di temperatura (esprime la variazione percentuale della conducibilità
specifica per ogni grado centigrado).
Oscillatore
di frequenza
Comando per la
Cella
costante di cella
conduttimetrica
Indicatore
analogico/digitale
Commutatore
di fondo scala
raddrizzatorre
Ts,
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Note: La corrente alternata (CA o AC dall'inglese: Alternating Current) è caratterizzata da
un flusso di corrente variabile nel tempo sia in intensità che in direzione.
La corrente alternata a frequenza costante di 50 Hz (il + e il - si alternano nei conduttori ogni
cinquantesimo di secondo).
Per quanto possa essere più specificatamente descritto, la frequenza della corrente alternata è il
numero di ripetizioni di una completa pulsazione (periodo, inteso come modulo ripetuto), in un
secondo; la sua unità di misura è l'Hertz (Hz).
La corrente continua (CC o DC dall'inglese: Direct Current) è caratterizzata da un flusso di
corrente di intensità e direzione costante nel tempo.
In una corrente continua gli elettroni fluiscono sempre nello stesso senso all'interno del circuito,
quindi ruoteranno/circoleranno sempre nello stesso verso.
Mauro Sabella
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