Іономір: опис і принцип роботи

Що таке іономір?

Як можна припустити з назви, це вимірювальний пристрій, який аналізує іони, або іоновмісний полімер. Іони бувають позитивними і негативними. Але іономір не варто спрощено називати полімером з іонними групами. Це надзвичайно важливий для різних напрямків прилад, аналізатор іонів, що дозволяє встановлювати активність водневих іонів, масову і молярну їх концентрації в тому чи іншому середовищі, а також температурні параметри середовища і редокс-потенціал.

Що можна досліджувати за допомогою іономіра?

Передусім, воду (питну, природну і стічну). Також їжу, ґрунт і рослини (на основі спеціально підготовлених розчинів). Якщо говорити про медичну галузь, то тут з його участю визначають кислотність організму людини. Використання пристрою можливе і для аналізу багатьох інших матеріалів, об’єктів, середовищ, що пояснює широту його застосування.

Основні сфери, для яких потрібен іономір:

- хімія та біохімія;

- біологія і мікробіологія;

- медицина і фармацевтика;

- косметична галузь;

- харчопром;

- металургія;

- лабораторії та науково-дослідні установи;

- агропромисловий комплекс й інші напрямки, де важливим є контроль рН.

Ці прилади прості в експлуатації та обслуговуванні, характеризуються компактними розмірами і портативністю. Відтак можуть бути задіяні не тільки в стаціонарі, але й в лабораторіях пересувного типу. Звичайно, все залежить від моделі, настільною (лабораторною) чи переносною вона є.

До речі, сьогодні не рідкість – застосування іономірів у домашніх умовах. Для чого? Для контролю якості питної води, що вкрай актуально, з урахуванням сучасних комунальних реалій.

Конструктивні особливості

Конструкція приладів може варіюватися, залежно від моделі. Загалом же, вона передбачає наявність таких складників, як:

- перетворювач. Корпус з розташованою всередині вимірювальною платою. На лицьовій частині присутній цифровий дисплей (для виведення результатів вимірювань і інших даних) та органи управління (клавіатура для експлуатації приладу);

- блок живлення;

- термодатчик;

- електроди і електролітичний ключ. Останній покликаний здійснювати аналіз невеликих проб і виконувати вимірювання за допомогою електродів, які, в свою чергу, проявляють чутливість до іонів калію або хлору;

- штатив. Як правило, поставляється розібраним. Аспекти складання описані в експлуатаційній інструкції.

Принцип роботи

Робота іономірів ґрунтується на визначенні залежності в електродній системі ЕРС, яка створюється електрохімічною коміркою, від активності іонів, які аналізуються. Дія відбувається за потенціометричним методом вимірювань pH і Eh розчину. Здійснюється перетворення опору термодатчика та ЕРС електродної системи, що подається як температура розчину і активність/концентрація іонів. Вимірювання відображаються на дисплеї в перетвореній формі. Електродна система містить вимірювальний і порівняльний електроди. Який потенціал характерний вимірювальному електроду, залежить від наявності в розчині потенціалоутворюючих іонів. Роль електрода порівняння полягає в опорному базисі для вимірювань, він не залежить від складу середовища.

Що врахувати при виборі іономіра?

По-перше, те, що він повинен повністю відповідати вимогам до цього виду вимірювальних пристроїв, головним чином, забезпечувати точність результатів. По-друге, те, яка модифікація підійде найкраще у вашому випадку – настільна або переносна. По-третє, низку характеристик, які мають значення для подальшої експлуатації:

- кількість вимірювальних каналів (1, 2, 3, 4 або ін.);

- діапазон вимірювань (популярні варіанти – 3200 мВ та 4000 мВ);

- виконання корпусу (повинен бути міцним і практичним);

- точність вимірювань. На загал, точність залежить від класу пристрою: прецизійному іономіру властива висока точність, а стандартному – середня. Параметр, який її визначає – вхідний опір;

- можливі похибки. Добре, якщо вони будуть мінімальними – 0,1 мВ. Але на практиці часто вони в два-три рази вищі. Варто зазначити важливий в цьому плані нюанс: і менша, і більша дискретність мають свої плюси. У меншій це, зрозуміло, точність вимірювань. У більшій – точніше визначення моменту стабілізації потенціалу для слабкої динаміки. Найкращий варіант для роботи в польових умовах – іономір з дискретністю 0,5-1 мВ. Чому? Тому що він дешевший, а на процес суттєво не впливає.

Хочемо звернути вашу увагу на такі моделі іономірів: І-160МІ, рХ-150МІ і AІ-123. Кожна з них має свої особливості (діапазон вимірювань, різні конструктивні нюанси, набір функцій та ін.), але є у них і багато спільного. Це висока якість виконання, чудовий функціоналізм, простота експлуатації, широта застосування, довговічність і доступна вартість.

Іономір і pH-метр – одне й те саме?

Дуже поширене запитання. А відповідь на нього така: ні, це різні пристрої. Вони схожі один з одним, оскільки працюють за аналогічним принципом. Але є суттєва відмінність: електроди, які використовуються для вимірювання, не однакові. Якщо в рН-метрі це тільки скляний рН-електрод, селективний до іонів водню, то в іономірі – такий самий плюс електроди, селективні до інших іонів. Тобто діапазон можливостей відрізняється. Тоді, коли рН-метр дозволяє вимірювати лише активність іонів, іономір – ще й температуру розчину, а також окисно-відновний потенціал.

Чи можна замінити іономір вольтметром?

Взагалі для іонометрії вольтметр підійти може. Варто тільки підібрати оптимальний вхідний опір. Але при роботі з вольтметром не відчути тих зручностей, які забезпечує іономір. Та й часу можна витратити більше, ніж того хотілося б.

З іономіром не потрібно створювати градуювальні графіки на міліметровому папері – все необхідне внесено в пам’ять пристрою. Крім того, в деяких моделях є можливість отримувати результати різними варіантами обчислення концентрації.

Що з цього випливає? Якщо потрібно випробувати якийсь прилад, то електронний вольтметр для цього завдання цілком годиться. Якщо ж мета – масові іонометричні аналізи, без спеціалізованого апарату не обійтися.

Як бачите, іономіри потрібні та важливі. Вони підходять для різних процесів, застосовуються у різноманітних сферах для аналізу значного переліку матеріалів. А ще мають масу переваг. Тож купити чи не купити – питання, на яке існує однозначна відповідь: звичайно купити!