SENSOR DE CONDUCTIVIDAD

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El sensor de Conductividad se puede utilizar para medir la conductividad en una solución o la concentración total de iones en muestras acuosas que se investigan en el campo o en el laboratorio. Puede ser conectada a cualquier interface Vernier (U.L.I., Interface de Caja Serial, M.P.L.I., o Unidad de Entrada de Voltaje), también como al Sistema de Laboratorio Basado en la Calculadora Texas Instruments (C.B.L.). La conductividad es una de las pruebas ambientales más fáciles en muestras acuáticas. Aunque no dice que iones específicos están presentes, determina rápidamente la concentración total de iones en una muestra. Se puede utilizar para realizar una amplia variedad de pruebas o planear experimentos para determinar cambios en los niveles de iones o salinidad total

Permite que los estudiantes vean cualitativamente la diferencia entre la naturaleza iónica y molecular de una sustancia en una solución acuosa. Este puede incluir diferencias en fuerza de ácidos débiles y bases, o número de iones que una sustancia iónica puede disociar en unidad por fórmula. Utilice el sensor para confirmar la relación entre conductividad y concentración iónica en una solución acuosa. Las concentraciones desconocidas de muestras pueden, entonces, ser determinadas.

• Medir los cambios en la conductividad resultado de la fotosíntesis en plantas acuáticas, con la disminución que resulta de la concentración del ion de bicarbonato de dióxido de carbono.
• Utilice este sensor para una medida exacta de los sólidos disueltos totales (T.D.S.) en una corriente o lago.
• Vigilar el índice de reacción en una reacción química en la cual iones disueltos y la conductividad de una solución varia con el tiempo debido a una especie iónica que se consume o produce.
• Realice una titulación de la conductividad para determinar cuando las cantidades stoichiometricas de dos sustancias se han combinado.
• Utilice el sensor de conductividad para determinar el rango en el cual una especie iónica difunde a través de una membrana tal como el tubo de la diálisis.
• Vigilar los cambios de la conductividad o el total de sólidos disueltos en un acuario que contiene plantas acuáticas y animales. Estos cambios podrían ser debido a la fotosíntesis o respiración.

Como trabaja el sensor de conductividad.

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El sensor Conductividad Vernier mide la capacidad de una solución de conducir una corriente eléctrica entre dos electrodos. En la solución, la corriente fluye por el transporte del ion. Por lo tanto, una gran concentración de iones en la solución dará lugar a valores más altos de conductividad.
El sensor de conductividad está midiendo realmente la conductancia, definida como el recíproco de la resistencia. Cuando la resistencia se mide en ohms, la conductancia se mide utilizando la unidad S, Siemens (formalmente conocida como mho). Puesto que los Siemens es una unidad muy grande, las muestras acuosas son medidas comúnmente en microsiemens, o µS.

Aunque el sensor de conductividad esta midiendo conductancia, a menudo es interesante encontrar conductividad en una solución. La conductividad, C, se encuentra al usar la fórmula siguiente:

C = G*kc

Donde G es la conductancia y el kc es la constante de la célula. La constante de la célula se determina, para un sensor usando la fórmula siguiente:

kc = d/A

Donde d es la distancia entre los dos electrodos, y A es el área de la superficie del electrodo.

Una diferencia potencial se aplica a los dos electrodos del sensor de conductividad. La corriente que resulta es proporcional a la conductividad de la solución. Esta corriente se convierte en un voltaje que se leerá por una interface Vernier o el sistema C.B.L.
La corriente alterna se provee para prevenir la migración completa del ion a los dos electrodos. Con cada ciclo de corriente alterna, la polaridad de los electrodos se invierte, la cual, invierte,alternadamente, la dirección del flujo iónico. Esta es una característica muy importante del sensor de conductividad que evita que la mayoría de la electrólisis y de la polarización ocurran en los electrodos.

Así, las soluciones que se están midiendo para la conductividad no se ensucian.
Una de las aplicaciones más comunes del sensor de conductividad es encontrar la concentración de sólidos disueltos totales, o T.D.S., en una muestra de agua. Esto puede ser logrado porque se genera una relación entre conductividad y concentración iónica en una solución, como aquí se muestra. La relación persiste hasta que se alcanzan concentraciones iónicas muy grandes.
El sensor de conductividad Vernier tiene tres configuraciones del rango de sensibilidad:

- 0 a 200 µS (0 a 100 mg/L T.D.S.)
- 0 a 2000 µS (0 a 1000 mg/L T.D.S.)
- 0 a 20,000 µS (0 a 10,000 mg/L T.D.S.)

Preparación del sensor de conductividad para su uso.

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Se puede medir conductividad o concentración usando el sensor de conductividad Vernier en algunos minutos:

- Para asegurarse de que la superficie del electrodo este libre de residuos, mojar la punta del sensor con agua destilada alrededor de 10 minutos. Limpiar la superficie del electrodo (en el interior del agujero cerca de la extremidad del sensor).
- Conectar el sensor de conductividad a un acceso (canal) de la interface Vernier, o sistema TI C.B.L. Ahora esta listo para realizar o cargar una calibración para el sensor.

Calibración.

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El sensor de conductividad se puede calibrar fácilmente en dos niveles conocidos,usando cualquiera de los programas de adquisición de datos Vernier. Las unidades de la calibración pueden ser µS,mg/L como T.D.S., mg/L como NaCL, o cualquier otra unidad que se elija.

- Seleccione el rango de la conductividad del sensor: bajo = 0 a 200 mS, media = 0 a 2000 mS, y alta = 0 a 20.000 mS.:
- Punto de calibración cero: Solo realice esta calibración con la punta del sensor fuera de cualquier líquido o solución. Una lectura muy pequeña de voltaje será visualizada en la computadora o en la pantalla de C.B.L. Llame a este valor 0 mS o 0 mg/L.
- Punto de Calibración de la Solución Estándar: Ponga el sensor de conductividad en una solución estándar (solución de concentración conocida), por ejemplo el estándar de cloruro de sodio que se proporciona con el sensor. Asegúrese de que el agujero de la superficie del electrodo está sumergido en la solución. Espere que el voltaje visualizado se estabilice. Introduzca el valor de la solución estándar.

Este método de calibración es bastante fácil, recomendamos que realice una calibración siempre que usted utilice el sensor. Como alternativa, puede salvar una calibración que se realiza con una configuración de rango de conductividad (configuración de rango o valor estándar en el nombre de la calibración), y lo vuelve a cargar en una fecha posterior.

Tomando Mediciones usando el sensor de Conductividad

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Cuando el sensor de conductividad ha sido calibrado, esta listo para tomar lecturas:
- Enjuague el tapón del sensor de conductividad con agua destilada.
- Insertar el tapón del sensor en la muestra a ser examinada. Importante: asegúrese que la superficie del electrodo en la célula esta completamente sumergido en el líquido.
- Mientras agita delicadamente el sensor, espere que la lectura en la computadora, C.B.L. o pantalla de calculadora se estabilice. Esto no toma mas de 5 a 10 segundos.
- Enjuague la punta del sensor con agua destilada antes de tomar otras mediciones.
- Si esta tomando lecturas a temperaturas abajo de 15°C o mayores a 30°C, dar mas tiempo para la compensación de temperatura para ajustar y proporcionar una lectura de conductividad estable.

Mantenimiento y Almacenamiento del sensor de Conductividad.

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- Cuando termine de usar el sensor de conductividad, solo enjuáguelo con agua destilada y seque usando una toalla de papel o secador de laboratorio. El sensor puede entonces ser almacenado.
- Si la superficie de la célula del sensor es contaminada, remojar en agua con detergente suave por 15 minutos. Entonces remojarlo en una solución de ácido diluido (0.1 M ácido hidroclorhidrico o 0.5 M ácido acético trabajan bien) por otros 15 minutos. Entonces enjuáguelo bien con agua destilada.
Especificaciones.
Rango del sensor de Conductividad:
Rango Bajo: 0 a 200 ?S/cm (0 a 100 mg/L T.D.S. o
0 a 1.63x10-3 mol/L como NaCL)
Rango Medio: 0 a 2000 ?S/cm (0 a 1000 mg/L T.D.S. o
0 a 0.017 mol/L como NaCL)
Rango Alto: 0 a 20,000 ?S/cm (0 a 10,000 mg/L T.D.S. o
0 a 0.19 mol/L como NaCL)
Resolución (con interface de 12 bit).
- Rango Bajo: 0.082 ?S/cm, 0.041 mg/L T.D.S.
- Rango Medio: 0.82 ?S/cm, 0.41 mg/L T.D.S.
- Rango Alto: 8.2 ?S/cm, 4.1 mg/L T.D.S.
Precisión: ?1 % de la escala completa de lecturas de cada rango.
Tiempo de respuesta: 98% de escala completa de lecturas en 5 segundos, 100% de escala completa en 15 segundos.
Temperatura de compensación: automático de 5 a 35 °C
Rango de temperatura (puede ser colocado en): 0 a 80°C
Constante de celda: 1.0 cm -1
Descripción: tipo tapa, cuerpo epoxi, electrodos de carbón (grafito) paralelo.
Dimensiones: 12 mm OD y 150 mm de longitud.