Gadgetissa oli virhe

tiistai 21. elokuuta 2012

Sähkönjohtokyky (elektrolyyttipitoisuus)

Sähkönjohtokyvystä käytetään myös lyhyempää termiä johtokyky, johtavuus tai käytetään sanaa sähkönjohtavuus. Voidaan myös käyttää termiä elektrolyyttipitoisuus, joka ei ole suora synonyymi sanalle sähkönjohtavuus, mutta tarkoittaa silti samaa asiaa. Elektrolyyttipitoisuus kuvastaa sähköisen varauksen omaavien ionien(=varautunut hiukkanen, atomi tai molekyyli) määrää vedessä, käytännössä kyse on suoloista. Veden sähkönjohtavuuteen vaikuttavia suoloja ovat esim. typpi, kalsium(kalkki), natrium, kalium, fosfori, kloridi ja magnesium eri esiintymismuodoissaan. Positiivisesti varautuneita ioneita kutsutaan kationeiksi ja negatiivisesti varautuneita ioneita eli elektroneja kutsunaan anioneiksi.

Yksiköt ja määreet:
Sähkönjohtavuuden yksikkö on Siemens [S] ja sähkönjohtavuus itsessään on käänteismääre vastukselle eli resistanssille, jonka yksikkö on ohmi. Eli resistanssi on jonkin aineen tai kappaleen kyky estää virtaa pääsemästä läpi aineen/kappaleen, niin sähkönjohtavuus kuvaakin päinvastoin sitä, miten hyvin virta pääsee liikkumaan jonkin aineen/kappaleen läpi. Koska Siemens on epäkäytännöllisen suuruinen luku, niin usein käytetään miljoona kertaa pienempää yksikköä, mikrosiemenssiä [µS]. Tislatussa vedessä sähkönjohtavuus on lähes nolla (aina <10 µS/cm), Amazon joessa suuruusluokkaa ~50 µS/cm ja merivedessä jopa 65000 µS/cm. Sähkönjohtavuuteen vaikuttaa tietenkin myös lämpötila, koska mitä lämpöisempää vesi on, niin sitä nopeammin se saa sähköä mukanaan kantavat, varautuneet ionit liikkumaan. Näin ollen todellista sähkönjohtavuus arvoa ei saada ilman, että tiedettäisiin vedenlämpötila.

Mihin sähkönjohtokykyä tarvitaan?
Veden sähkönjohtavuudesta voidaan päätellä esimerkiksi veden puhtaus-/kuormitusaste, koska ajan mittaan vesi kuormittuu ulosteista, kalojen ruuasta, kuolleista kasvien osasista ja paljon muusta, samalla nostaen elektrolyyttipitoisuutta eli sähkönjohtavuutta. Eli kun tislatun veden sähkönjohtokyky on lähes olematon, niin jätevesillä se on puolestaan erittäin korkea. Eli yksinkertaistetusti; nähdään onko vesi puhdasta vai likaista! Veden kokonaiskovuutta mittaamalla puolestaan nähdään vain kaksi tai useampi arvoisten mineraalien pitoisuus vedessä, kun sähkönjohtavuus ottaa huomioon kaikki mineraalit eli suolat, yksiarvoisetkin.
Toinen paljon käytetty hyötysovellus on suolapitoisuuden määrittäminen akvaarioveden sähkönjohtokykyä mittaamalla esim. meri- ja murtovesi akvaarioissa. Varsinkin Malawi ja Tanjajiga tyyppisissä akvaarioissa tämä on korvaamaton apu, koska eri suolojen oikea määrä ja keskinäinen suhde on erittäin vaikeaa saada kohdilleen, eikä lukuisia eri suoloja ole mitenkään mielekästä edes mitata ja varsinkaan jatkuvasti, tällöin voidaan ainakin saada mineraalien kokonaismäärä lähelle luonnon vesien määriä sähkönjohtavuuden avulla.
Kolmas erittäin hyödyllinen puoli sähkönjohtavuuden mittaamisessa on päästä osmoosiin liittyvistä haittapuolista eroon, koska osmoosissa on nimenomaan kyse mineraalien pitoisuuksista kalan sisällä, suhteessa ympäröivään veteen ja tärkeintä on tietää juuri mineraalien kokonaismäärä, eikä niinkään, yksittäisten mineraalien määrää, kuten esim. magnesium suhteessa kalsiumin määrään.

Mittauslaitteisto:
Sähkönjohtavuutta olisi erittäin vaikea ellei jopa mahdotonta mitata yhdellä kemiallisesti toimivalla testillä esim. vesitestillä, joten sellaisia ei ole edes olemassa, sen sijaan sähkönjohtavuus mitataan elektronisella laitteella joita myydään hyvin varustetuissa akvaarioliikkeissä tai joissain mittareita myyvissä elektroniikkaan panostavissa liikkeissä. Näiden laitteiden tarkkuus voi vaihdella (usein 5 - 1 % tarkkuuden välillä) riippuen laitteen hintaluokasta, halvimmillaan tällaisen mittarin saa muutamalla kymmenellä eurolla, mutta laadukkaimmissa laitteissa hinta on jo kolminumeroinen. Mittarit osaavat myös kompensoida lämpötilan automaattisesti, joten tällaisia laitteita on erittäin helppo käyttää. Myös käyttölämpötila-alueet ovat laajat, kunhan pysytään pakkaslämpötilalukemien yläpuolella. Ainoa tarkistettava asia on, että mittausalue on riittävän laaja haluttuun käyttötarkoitukseen esim. merivesiakvaarioissa mittausalue ei pakosta kaikissa mittareissa riitä, koska sähkönjohtavuus on siellä niin korkea kuin mitä se on.

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti