Qu’est-ce qu’un compteur d’ions ?
Compteur d’ions est un terme générique pour les appareils qui mesurent une variété d’ions.
Alors que les compteurs d’ions désignent généralement des appareils qui mesurent les ions dans l’air, les instruments de mesure des ions comprennent des appareils spécialisés tels que les compteurs d’ions spécifiques aux minéraux et les appareils qui mesurent les concentrations d’ions dans les solutions aqueuses.
Toutefois, en dehors des domaines spécialisés, les compteurs d’ions et les instruments de mesure des ions sont presque synonymes. Cet article décrit donc les appareils qui mesurent les concentrations d’ions exclusivement pour les minéraux et dans les solutions aqueuses.
Utilisations des compteurs d’ions
Les compteurs d’ions sont utilisés pour mesurer les concentrations d’ions autour des minéraux radioactifs. Dans ce cas, on utilise des compteurs d’ions spécifiques aux minéraux. Les instruments spécifiques aux minéraux ne sont pas affectés par le flux d’air, etc., et fournissent des mesures stables avec peu de variation d’une mesure à l’autre. Les applications des mesures d’ions minéraux comprennent la recherche, l’étude de nouveaux matériaux de construction et la création de bracelets minéraux.
En plus des minéraux, les compteurs d’ions sont également utilisés pour la concentration d’ions dans des solutions aqueuses. Ils sont utilisés, par exemple, pour contrôler la concentration d’impuretés dans les rejets d’eaux usées et dans le développement de produits (par exemple Ag+) lors de l’utilisation de matériaux contenant des ions.
Principe des compteurs d’ions
Le type spécifique aux minéraux détecte les radiations émises par les minéraux et les convertit en contenu ionique. Il existe des types disponibles dans le commerce qui prennent un temps de mesure de plusieurs dizaines de secondes après que l’objet à mesurer a été placé sous l’instrument, temps pendant lequel le nombre moyen d’ions détectés est affiché. En raison du principe de mesure, il n’est pas possible de mesurer les minéraux qui n’émettent pas de rayonnement.
Le principe de la mesure des concentrations d’ions dans les solutions aqueuses est issu de la chromatographie d’échange d’ions à haute performance, publiée en 1975. Bien que le domaine soit relativement jeune, une grande variété de méthodes de détection a été développée en quelques décennies seulement. Actuellement, les instruments les plus courants disponibles dans le commerce sont basés sur la spectrophotométrie d’absorption, qui peut être miniaturisée.
Il existe trois types de spectrophotomètres d’absorbance (UV), qui sont utilisés selon que les compteurs d’ions de l’échantillon absorbent ou non les UV.
1. Méthode UV directe
La méthode UV directe utilise un éluant n’absorbant pas ou peu les UV et mesure les ions de l’échantillon avec l’absorption des UV.
2. Méthode UV indirecte
La méthode UV indirecte est utilisée pour analyser les ions de l’échantillon n’absorbant pas les UV en utilisant un éluant absorbant les UV.
3. Réaction post-colonne IAS
La réaction post-colonne IAS est utilisée lorsque les ions de l’échantillon sont séparés et mélangés à un réactif de réaction, les convertissant en un composé à absorption UV avant la détection.
Les méthodes UV directes et indirectes sont relativement faciles à utiliser, tandis que la méthode de mono-absorption par réaction post-colonne n’est pas adaptée à une utilisation générale en raison du temps et des efforts nécessaires pour préparer l’échantillon séparément.
Autres informations sur les compteurs d’ions
1. La gamme de mesure des compteurs d’ions
La plage des concentrations d’ions qui peuvent être mesurées par un compteur d’ions est en principe comprise entre 10 et la -1ère puissance mol/L et la -7ème puissance mol/L. Cependant, comme la plage de mesure diffère selon le type et la structure de l’électrode ionique, il est nécessaire d’établir une référence avec une solution standard avant de mesurer les échantillons.
2. Influence des facteurs externes sur les mesures d’ions
Les cinq facteurs externes suivants influencent la mesure des ions :
Facteur pH (potentiel d’hydrogène)
Selon le type et la structure de l’électrode ionique, les composants de la partie de réponse ionique peuvent être affectés par le pH de l’échantillon, ce qui entraîne la dissolution de l’électrode ionique ou une modification du potentiel de l’électrode. De plus, la sensibilité de l’électrode ionique peut être réduite ou la courbe d’étalonnage peut se déplacer parallèlement en raison de l’effet du pH.
Par conséquent, la plage de pH de l’échantillon dans laquelle les mesures d’ions peuvent être effectuées doit être considérée comme limitée. La plage de pH de l’échantillon dans laquelle les mesures d’ions peuvent être effectuées se réduit généralement à mesure que la concentration de l’ion cible diminue.
Facteur température
Le gradient de potentiel mesuré par une électrode ionique est affecté par la température de l’échantillon lui-même. Par conséquent, la température du liquide de la solution standard de référence et la température du liquide de l’échantillon doivent être égales. Si les températures des liquides de la solution de référence et de l’échantillon diffèrent, les résultats de la mesure seront affectés.
Facteur d’agitation
L’état d’agitation de la solution de l’échantillon a un effet sur le potentiel de l’électrode, la vitesse de réponse, etc. des résultats de la mesure. Par conséquent, l’échantillon doit être agité et mesuré à une vitesse constante qui n’affecte pas négativement la mesure elle-même.
Facteur lumière
Certaines électrodes ioniques sont affectées par la lumière, qui modifie le potentiel et influence les résultats de la mesure. Par conséquent, lorsqu’on effectue des mesures sur des électrodes ioniques affectées par la lumière, il faut se protéger de la lumière à l’aide d’un bécher blindé.
Facteur ionique coexistant
Les électrodes ioniques sont hautement sélectives, mais il n’existe pas d’électrode ionique qui ne soit pas affectée par tous les ions. Par conséquent, l’influence des ions coexistants sur l’électrode ionique doit être prise en compte et des mesures doivent être mises en œuvre pour éviter toute influence.