Иономер: описание и принцип работы
Что такое иономер?
Как можно предположить из названия, это измерительное устройство, анализирующее ионы, или ионосодержащий полимер. Ионы бывают положительными и отрицательными. Но иономер не стоит упрощенно называть полимером с ионными группами. Это важнейший для различных направлений прибор, анализатор ионов, позволяющий устанавливать активность водородных ионов, массовую и молярную их концентрации в той или иной среде, а также температурные параметры среды и редокс-потенциал.
Что можно исследовать с помощью иономера?
Прежде всего, воду (питьевую, природную и сточную). Также пищу, почву и растения (на основе специально подготовленных растворов). Если говорить о медицинской отрасли, то здесь с его участием определяют кислотность организма человека. Использование устройства возможно и для анализа многих других материалов, объектов, сред, что объясняет широту его применения.
Основные сферы, для которых нужен иономер:
- химия и биохимия;
- биология и микробиология;
- медицина и фармацевтика;
- косметическая отрасль;
- пищепром;
- металлургия;
- лаборатории и научно-исследовательские учреждения;
- агропромышленный комплекс и другие направления, где важен контроль рН.
Данные приборы просты в эксплуатации и обслуживании, характеризуются компактными размерами и портативностью. Следовательно, могут задействоваться не только в стационаре, но и в лабораториях передвижного типа. Конечно, все зависит от модели, настольной (лабораторной) или переносной она является.
Кстати, сегодня не редкость – применение иономеров в домашних условиях. Для чего? Для контроля качества питьевой воды, что крайне актуально, с учетом современных коммунальных реалий.
Конструктивные особенности
Конструкция приборов может варьироваться, зависимо от модели. В целом же, она предвидит наличие таких составляющих, как:
- преобразователь. Корпус с расположенной внутри измерительной платой. На лицевой части присутствует цифровой дисплей (для выведения результатов измерений и других данных) и органы управления (клавиатура для эксплуатации прибора);
- блок питания;
- термодатчик;
- электроды и электролитический ключ. Последний призван осуществлять анализ небольших проб и выполнять измерения при помощи электродов, которые, в свою очередь, проявляют чувствительность к ионам калия или хлора;
- штатив. Как правило, поставляется разобранным. Аспекты сборки описаны в эксплуатационном руководстве.
Принцип работы
Работа иономеров основывается на определении зависимости в электродной системе ЭДС, которая создается электрохимической ячейкой, от активности ионов, которые анализируются. Действие происходит по потенциометрическому методу измерений pH и Eh раствора. Совершается преобразование сопротивления термодатчика и ЭДС электродной системы, подающееся как температура раствора и активность/концентрация ионов. Измерения отображаются на дисплее в преобразованной форме. Электродная система включает измерительный и сравнительный электроды. Какой потенциал характерен измерительному электроду, зависит от наличия в растворе потенциалообразующих ионов. Роль электрода сравнения заключается в опорном базисе для измерений, он не зависит от состава среды.
Что учесть при выборе иономера?
Во-первых, то, что он должен полностью соответствовать требованиям к данному виду измерительных устройств, главным образом, обеспечивать точность выдаваемых результатов. Во-вторых, то, какая модификация подойдет лучше всего в вашем случае – настольная или переносная. В-третьих, ряд характеристик, имеющих значение для дальнейшей эксплуатации:
- количество измерительных каналов (1, 2, 3, 4 или др.);
- диапазон измерений (популярные варианты – 3200 мВ и 4000 мВ);
- исполнение корпуса (должен быть прочным и практичным);
- точность измерений. В целом, точность зависит от класса устройства: прецизионному иономеру свойственна высокоточность, а стандартному – средняя. Параметр, который ее определяет – входное сопротивление;
- возможные погрешности. Хорошо, если они будут минимальными – 0,1 мВ. Но на практике часто они в два-три раза выше. Стоит отметить важный в этом плане нюанс: и меньшая, и большая дискретность имеют свои плюсы. У меньшей это, понятно, точность измерений. У большей – более точное определение момента стабилизации потенциала для вялой динамики. Лучший вариант для работы в полевых условиях – иономер с дискретностью 0,5-1 мВ. Почему? Потому что он дешевле, а на процесс существенно не влияет.
Хотим обратить ваше внимание на такие модели иономеров: И-160МИ, рХ-150МИ и AИ-123. Каждая из них имеет свои особенности (диапазон измерений, различные конструктивные нюансы, набор функций и т.д.), но есть у них и много общего. Это высокое качество исполнения, отменный функционализм, простота эксплуатации, широта применения, долговечность и доступная стоимость.
Иономер и pH-метр – одно и то же?
Очень распространенный вопрос. А ответ на него таков: нет, это разные устройства. Они похожи друг с другом, поскольку работают по аналогичному принципу. Но есть существенное отличие: электроды, использующиеся для измерения, не одинаковые. Если в рН-метре это только стеклянный рН-электрод, селективный к ионам водорода, то в иономере – такой же плюс электроды, селективные к другим ионам. То есть диапазон возможностей отличается. Тогда, когда рН-метр позволяет измерять лишь активность ионов, иономер – еще и температуру раствора, а также окислительно-восстановительный потенциал.
Можно ли заменить иономер вольтметром?
Вообще для ионометрии вольтметр подойти может. Стоит только подобрать оптимальное входное сопротивление. Но при работе с вольтметром не ощутить тех удобств, которые обеспечивает иономер. Да и времени можно потратить больше, нежели того хотелось бы.
С иономером не нужно создавать градуировочные графики на миллиметровой бумаге – все необходимое внесено в память устройства. Кроме того, в ряде моделей есть возможность получать результаты различными вариантами исчисления концентрации.
Что из этого следует? Если нужно испытать какой-либо прибор, то электронный вольтметр для этой задачи вполне годится. Если же цель – массовые ионометрические анализы, без специализированного аппарата не обойтись.
Как видите, иономеры нужны и важны. Они подходят для различных процессов, применяются во всевозможных сферах для анализа большого перечня материалов. А еще имеют массу преимуществ. Так что купить или не купить – вопрос, на который существует однозначный ответ: конечно купить!
