SOS sondes ExAO : la sonde à dioxygène Jeulin

Quelques rappels sur l’utilisation de la sonde à O2 fournie par Jeulin, les précautions à prendre, les dépannages, le stockage.


La sonde à dioxygène (oxymètre)

- Les précautions à prendre en TP
- Résolution de problème en cours de mesure
- Stockage
- Un mot sur l’étalonnage
- Des idées fausses sur la sonde à dioxygène

Version imprimable, à l’usage des enseignants et des aides de laboratoire :

Pour l’utilisation avec les logiciels de l’Atelier Scientifique Jeulin : voir avec la boîte à outils SVT

Pour avoir des informations sur la sonde à CO2 : voir l’article sur ce site


Les précautions à prendre en TP

Avant de commencer : la sonde doit être sous tension depuis un minimum de 10 minutes avant de l’utiliser pour faire des mesures (temps nécessaire pour que les différents composés électroniques la constituant soient à température stable, donc aptes à donner des valeurs fiables)

A dire aux élèves en début de TP

o Pour enlever les bouchons, ne pas tourner dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Tourner dans le sens des aiguilles d’une montre ou mieux tirer doucement

Idem pour l’introduction de la sonde dans une enceinte ou un bioréacteur.

o Rappeler la fragilité de la membrane de la tête de la sonde, par exemple dans le bioréacteur avec l’agitateur qui ne doit pas toucher la tête de sonde, au risque de la percer.

Dans le bioréacteur, mettre la sonde sur un côté et non au centre, ainsi elle n’est pas au dessus de l’agitateur magnétique et dans une zone mieux agitée et avec moins de turbulences.

En fin de TP,

Penser à bien rincer la tête de sonde avec de l’eau distillée car il peut rester des petites particules sur la membrane qui en obstruent des pores (en particulier pour les mesures avec levures ou avec le réactif de Hill)
Faire remettre les bouchons, en précisant qu’il n’est pas nécessaire de l’enfoncer à fond. Il sera moins difficile à enlever la fois suivante, et donc ce sera moins dangereux pour la tête de sonde.

Résolution de problème en cours de mesure

Si la mesure reste parfaitement constante :

o vérifier que la tête de sonde est bien vissée : sinon la revisser

o vérifier que la membrane n’est pas percée : s’il y a un trou, en vissant rapidement la tête de sonde une goutte de solution électrolytique sort pas ce trou, elle est alors apparente sur la membrane. Si la membrane est percée, remplacer la tête de sonde.

o vérifier que la tête de sonde contient bien de la solution d’électrolyte : sinon en remettre

o vérifier l’absence de bulle dans la tête de sonde ou en milieu liquide sous la tête de sonde.

o vérifier que l’électrode n’est pas oxydée : cela se traduit par un dépôt noir qui se nettoie avec une solution ammoniacale bien diluée.

Si les mesures apparaissent atténuées ou lentes :
En cas d’évaporation, la solution d’électrolyte est alors sursaturée, des cristaux se forment et bouchent les pores de la membrane ce qui se traduit par un mauvais fonctionnement : surface d’échange entre le milieu et la solution réduite, échange moins rapide d’où sous-évaluation des variations. Il faut changer la solution d’électrolyte.

Cas particulier dans Respihom ou dans Actohom :

Après lancement de la mesure si le graphique ne se trace pas, vérifier la valeur mesurée du taux de dioxygène. Si la sonde est mal étalonnée, elle peut afficher au départ une valeur supérieure à 20,9%, et rester supérieure pendant la mesure.
Or
si [O2] insp < [O2] exp
alors VO2 = V x [O2] insp - Vx [O2] exp < 0, donc ne s’affiche pas.

Lorsque le sujet ne respire pas dans l’embout, la valeur mesurée du taux de dioxygène doit être égale à 20,9%.
Si ce n’est pas le cas, il faut revoir l’étalonnage de la sonde à 02.

Stockage

Entre deux TP , il n’est pas nécessaire de démonter le matériel : faire tremper les sondes telles quelles dans de l’eau distillée,

Pour une durée d’une semaine, conserver les sondes avec la solution d’électrolyte avec un bouchon contenant un fond d’eau. Cela maintiendra autour de la tête de sonde une atmosphère humide qui évitera l’évaporation de la solution d’électrolyte.
On pourrait là encore, tout simplement, les laisser tremper dans de l’eau distillée.

La remise en service se fera tout simplement en reliant la sonde à l’adaptateur qui avait servi à son étalonnage et en attendant les 10 minutes après la mise sous tension nécessaires à la stabilisation des composants de la sonde.

Pas besoin d’étalonnage. On prendra juste soin bien sûr de repositionner le bouton « zéro » en face du repère fait lors de l’étalonnage. En outre, on se contentera d’ajuster le bouton pente pour obtenir 20, 9% dans l’air (on devrait alors être très proche du repère fait lors de l’étalonnage).

Pour une durée plus longue, au-delà d’une semaine , vider l’électrolyte pour éviter l’oxydation de la sonde ou l’évaporation de la solution d’électrolyte (visible par un dépôt blanchâtre).
Rincer les électrodes et la tête de sonde à l’eau distillée, essuyer avec précaution les électrodes.
Conserver le corps de sonde (partie avec les électrodes) au sec, tout en protégeant les électrodes : on peut utiliser un capuchon ouvert des 2 côtés ou revisser une vieille tête de sonde (même percée).

Conserver la bonne tête de sonde dans un endroit humide (sac en plastique avec essuie tout humide) pour éviter que la membrane se dessèche.

La remise en service se fera tout simplement en revissant la tête de sonde remplie de solution électrolytique neuve ( en s’assurant qu’il n’y a pas de bulles d’air), en reliant la sonde à l’adaptateur qui avait servi à son étalonnage et en attendant les 10 minutes après la mise sous tension nécessaires à la stabilisation des composants de la sonde.

Pas besoin d’étalonnage.

On prendra juste soin bien sûr de repositionner le bouton « zéro » en face du repère fait lors de l’étalonnage. En outre, on se contentera d’ajuster le bouton pente pour obtenir 20, 9% dans l’air (on devrait alors être très proche du repère fait lors de l’étalonnage)

En fin d’année , nettoyer l’électrode en argent avec une solution ammoniacale bien diluée. Rincer abondamment et stocker à sec (conserver les membranes déjà utilisées humides).
Faire l’étalonnage à la prochaine utilisation

Un mot sur l’étalonnage

Pour la plupart des TP une mise en évidence qualitative suffit. Il nous importe plus d’enregistrer les variations que d’avoir les valeurs exactes. Un étalonnage en début d’année suffit.

Etalonnage de début d’année :

Il se fait toujours dans l’air (même si ensuite on travaille dans l’eau).

Etape 0 :
Avant de commencer : la sonde doit toujours être étalonnée avec le même adaptateur (en effet les réglages dépendent des composants électroniques de chacun). Concrètement, numéroter les adaptateurs et les sondes afin de travailler toujours avec les même « couples » sonde/adaptateur.

En outre la sonde être sous tension depuis un minimum de 10 minutes (donc l’adaptateur aussi…) avant de l’utiliser pour faire des mesures (temps nécessaire pour que les différents composés électroniques les constituant soient à température donc stables, donc aptes à donner des valeurs fiables)

Etape 1 :
Positionner les deux boutons « zéro » et « pente » à fond vers la droite : le taux d’O2 affiché doit alors être de 25.2%.
Plonger la sonde dans la solution « zéro ». La valeur du taux de O2 doit plonger assez rapidement.
Déplacer alors de bouton « zéro » vers la gauche pour ajuster à la valeur « 0 », attendre que cela se stabilise et réajuster si nécessaire.
Faire un repère au feutre sur l’adaptateur, en regard du tiret situé sur le bouton « zéro » pour retrouver aisément (plus tard) la valeur d’étalonnage du zéro pour ce couple « sonde/adaptateur ».

Etape 2 :
Sortir la sonde de la solution « zéro » et rincer à l’eau distillée ; la valeur affichée doit alors être remontée à 25.2%

Etape 3 :
Déplacer alors de bouton « pente » vers la gauche pour ajuster à la valeur « 20.9 ».
Faire un repère au feutre sur l’adaptateur, en regard du tiret situé sur le bouton « pente » pour retrouver aisément (plus tard) la valeur d’étalonnage du 20.9 % pour ce couple « sonde/adaptateur ».

En cours d’année  : pas besoin d’étalonnage
on prendra juste soin bien sûr de repositionner le bouton « zéro » en face de la marque faite lors de l’étalonnage. En outre, on se contentera d’ajuster le bouton pente pour obtenir 20, 9% dans l’air (on devrait alors être très proche du repère fait lors de l’étalonnage)

Des idées répandues mais fausses sur la sonde à dioxygène, à corriger

• Idée fausse n°1 : Il ne faut pas laisser tremper la sonde O2 dans de l’eau distillée car la solution électrolytique va se diluer par diffusion à travers la membrane.

On a dit pendant un certain temps (encore très récent) que la membrane de la tête de sonde étant perméable, l’eau et les ions circulent à travers celle-ci. À force de séjourner dans l’eau distillée, la composition de la solution électrolytique change… on avait tort... La membrane de la tête de sonde qui est en Téflon, est semi-perméable. Elle laisse passer seulement le dioxygène.

Il n’y a pas d’altération de la solution électrolytique lorsque la sonde séjourne dans de l’eau distillée.

• Idée fausse n°2 : Il faut conserver la solution zéro au réfrigérateur.

C’est une solution saturée de sodium sulfite (appelé aussi l’hyposulfite de sodium pur cristallisable) : donc de Na2SO3. Les sels étant d’autant plus solubles quand la solution est chaude, en plaçant la solution zéro au réfrigérateur on réduit la solubilité de Na2SO3 (c’est pour cette raison que dans les flacons de solution zéro placés au froid on observe souvent des cristaux au fond). En outre la solubilité des gaz étant plus grande à froid qu’à chaud, on favorise alors la présence d’O2 dans la solution.

Il faut conserver la solution zéro à température ambiante.

• Idée fausse n°3 : Il faut conserver la solution zéro dans un flacon en verre brun (ceci protège la solution de la lumière).

La dissolution de Na2SO3 dans l’eau n’est pas une réaction photosensible, elle ne nécessite donc pas d’être conservée dans des flacons en verre brun.

La solution zéro doit seulement être conservée dans un flacon hermétique à l’air.

B. Boucher, T. Coince

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