İletkenlik ölçümü için bir elektrik güç kaynağına,
çözeltinin bulunduğu bir hücreye, ve çözeltinin direncini ölçebilen uygun bir
köprüye gereksinim vardır.
Güç
Kaynakları: Alternatif akım
kullanılmasıyla faradaik akımlardan kaynaklanan etkiler yok edilir. Bunun için
uygulanan frekansların hem üst hem de alt limitleri kontrol edilmelidir; 1000
Hz dolayında sinyaller veren ses osilatörleri bu amaç için en uygun
kaynaklardır.
Hassasiyetin daha az olabileceği çalışmalarda kademeli
olarak 110 V'dan 10V'a kadar inebilen 60 saykıllık bir akım kullanılabilir.
Böyle bir akımla yapılan çalışmalarda iletkenlik ölçümleri, faradaik işlemler
nedeniyle, sınırlıdır. Ancak, 60 saykıllık bir gücün kolay bulunabilir olması
bu yöntemin avantajlı tarafıdır.
1000 Hz gibi yüksek frekanslı güç kaynakları kullanıldığında
bazı sorunlarla karşılaşılır. Burada, hücre kapasitansı ve devrenin diğer
kısımlarındaki parazit kapasitansları akımda faz değişikliklerine yol açarlar,
ve bunların uyumlu hale getirilmesi de oldukça zordur.
Direnç
Köprüleri: İletkenlik
ölçmelerinde kullanılan tipik bir sistem Wheatstone köprüsüdür (Şekil-3). Güç kaynağı S, 6-10 V potansiyelde, 60-1000 Hz frekans aralığında
bir alternatif akım verir. RAC ve RBC dirençleri C nin
konumundan hesaplanabilir. Bilinmeyen Rx dirençli hücre köprünün üst
sol kolu üzerine, hassas değişken Rs direnci de sağ kol üzerine yerleştirilir.
D ve C arasında akımın bulunmadığını göstermek için ND sıfırlama dedektörü
kullanılır. Kulak, 1000 Hz frekansı algılayabildiğinden dedektöre bir çift
kulaklık takılabilir; veya kulaklık yerine bir "göz" tüpü, bir katot
ışını tüpü, veya bir mikroommetre bulunabilir. Rs ‘deki değişken
kapasitörle (kondansatör) Rx 'deki (yüksek dirençler ölçülürken
hassasiyet kaybolmasına neden olan) kapasitans etkileri giderilir.
İletkenlik ölçmelerinde, iletkenliğin bir doğru akım
aletinden veya kaydediciden okunduğu , basit bir elektronik devre de
kullanılabilir (Şekil-4).
Hücreler: Şekil-5'de iletkenlik ölçümlerinde
kullanılan üç hücre tipi görülmektedir. Bunların her birinde, geometrik olarak
birbirine belirli ve sabit bir konumda olacak şekilde yerleştirilmiş birer çift
elektrot vardır. Elektrotlar, etkin yüzeylerinin artırılması için,
platinlenmişlerdir ve tabii kapasitansları da yüksektir; bunun sonucu olarak
faradaik akımlar en düşük düzeydedir.
Şekil-3:
Direnç ölçümünde kullanılan bir Wheatstone köprüsü
Şekil-4:
İletkenlik ölçümünde kullanılan basit bir devre
Şekil-5:
İletkenlik ölçümlerinde kullanılan tipik hücreler
Hücre Sabitinin
Saptanması: Denklem(2)ye göre öz iletkenlik k, ölçülen iletkenlik G den,
elektrotları birbirinden ayıran mesafenin (l), yüzey alanına (A) bölünmesiyle
elde edilen oran kadar farklıdır. Bu oran her bir hücre için sabit bir değerdir
ve "hücre sabiti" olarak adlandırılır. Değeri, genellikle tayin
edilmez; bunun yerine öz iletkenliği bilinen bir çözeltinin iletkenliği
ölçülür, sonra hücre sabiti hesapla bulunur. Hücre kalibrasyonunda, çoğunlukla,
potasyum klorür çözeltileri kullanılır. Tipik veriler Tablo-3'de görülmektedir.
Hücre sabiti bir defa tayin edildikten sonra, denklem(2) ile, iletkenlik
verileri kolayca öz iletkenliğe çevrilir.
Tablo-3: Hücre Kalibrasyonunda Kullanılan
Çözeltilerin İletkenlikleri
Çözeltilerin İletkenlikleri
100
g çözeltideki g KCl
(vakumda) |
Öz
iletkenlik,
25 0C, ohm-1 cm-1 |
71.1352
|
0.111342
|
7.41913
|
0.0128560
|
0.745263
|
0.00140877
|
Sıcaklık Kontrolü: İletkenlik
ölçümleri için sıcaklık katsayısı %2/0C kadardır; bu nedenle,
kondüktometrik bir ölçüm yapılırken sıcaklık kontrolüne gerek vardır.
Deneylerin sabit bir sıcaklıkta yapılması tavsiye edilir, ancak bazı durumlarda
sıcaklık kontrolüne gerek olmaz. Pek çok hallerde hücre, oda sıcaklığındaki bir
su veya yağ banyosuna daldırılarak, ayrıca bir sıcaklık kontrolüne gerek
kalmaz.
