اندازه گیری مقدار ph

 

مقدار pH یکی از مهم ترین و رایج ترین کمیت های اندازه گیری شده در شیمی تجزیه است. هنگامی که PH باید به طور دقیق تعیین شود، همیشه به یک ابزار اندازه گیری pH نیاز است. یک PH متر مناسب تقریباً در هر آزمایشگاهی موجود است در این مقاله پاسخ سوالات و موضوعات زیر در رابطه با اندازه گیری pH را خواهید یافت:

  1. مقدار pH چه مقادیری را می تواند در نظر بگیرد؟
  2. اهمیت مقدار pH چیست؟
  3. مقدار pH چگونه اندازه گیری می شود؟
  4. ساختار یک الکترود pH اما الکترود pH چگونه است؟

ابزار اندازه گیری pH یا PH متر به گفته سورنسن، مقدار pH، لگاریتم ده دهی منفی فعالیت یون های هیدروژن است:

pH= -log aH+ 

این یک تعریف تا حدی سخت است، اما موارد زیر باید کمی این موضوع را روشن کند. مقدار pH یک پایه اساسی برای انبوهی از واکنش ها در تمام رسانه های مبتنی بر آب و برای ما به عنوان موجودات زنده، بلکه در زمینه های طبیعی و فنی بی شماری ضروری است.

مفهوم فعالیت به آسانی به عنوان تمرکز موثر توصیف می شود. با تصویر زیر قابل تجسم است: اگر کسی سعی کند برای رسیدن به یک هدف خاص از میان جمعیت متراکم مردم بدود، احتمالاً در عبور از آن مشکل خواهد داشت. آنها دائماً کند می شوند و باید بارها و بارها جهت را تغییر دهند. یونهای موجود در محلول بسیار غلیظ نیز به همین صورت است. مانند فردی که از میان جمعیت می دود، آنها نیز با یون های دیگر برهمکنش دارند و واکنش کندتر پیش می رود.

از طرف دیگر، اگر در جاده فقط چند نفر باشند، دونده به سرعت از آن عبور کرده و به مقصد می رسد. همین امر در مورد یون های موجود در محلول رقیق نیز صادق است. بنابراین، فعالیت افزایش می‌یابد، و توضیح اینکه چرا فعالیت به جای تمرکز در اینجا برای توصیف انتخاب شده است آسان است: نشان می‌دهد که چه چیزی واقعاً قابل اندازه‌گیری است.

نکته: با محلول های بسیار رقیق شده، همیشه می توانیم به خاطر سادگی فرض کنیم که غلظت و فعالیت یکسان است.


مقدار pH چه مقادیری را می تواند در نظر بگیرد؟

در بالا قبلاً نشان داده شده بود که مقدار pH مربوط به آب است. و در واقع آب به مقدار کمی به یون های H+ و یون های OH- تجزیه می شود.

دقیقاً در دمای 25 درجه سانتیگراد، به اصطلاح محصول یونی:

[H+] * [OH] = 10-14  

از دو معادله نتیجه می شود که فعالیت برای H+ و OH- یکسان است و برای هر دو یون برابر با 10-7 mol/l است.

اندازه گیری مقدار ph ph چغدر است مقدارph چه مقدار باید باشد 

شکل 1: ساختار یک مقیاس pH برای تعیین مقدار pH. تمام مقادیر pH کمتر از 7 افزایش فعالیت یون هیدروژن را نشان می دهند و بنابراین اسیدی هستند. هنگامی که فعالیت یون هیدروژن (پروتون) کاهش می یابد، فعالیت هیدروکسید افزایش می یابد، مقدار pH از 7 بیشتر می شود و محلول بازی می شود. از نظر فنی، مقادیر pH بیشتر از 14 و کمتر از 0 امکان پذیر است اما از نظر اندازه گیری مشکلات زیادی ایجاد می کند.

اهمیت مقدار pH چیست؟

همانطور که قبلاً در بالا ذکر شد، مقدار pH در محلول های آبی و محصولات حاوی آب اهمیت زیادی دارد. این بر واکنش های شیمیایی و بیوشیمیایی تأثیر می گذارد، مسئول خواص محصول، ارائه کارآمد محصولات شیمیایی و فرآیندهای فیزیولوژیکی است.

نیازهای مهم زندگی روزمره ما اساساً تحت تأثیر مقدار pH است، به عنوان مثال، مقررات قطعی در مورد محدوده pH آب آشامیدنی ما وجود دارد. مقدار pH بر رنگ، طعم و ماندگاری مواد غذایی ما تأثیر می گذارد. همچنین برای جلوگیری از آسیب رساندن به فناوری و طبیعت و امکان انجام اقدامات متقابل در صورت لزوم اندازه گیری می شود.

نمودار زیر درک درستی از جایی که در زندگی روزمره با مقدار pH مواجه می‌شویم را نشان می‌دهد

شکل 2: اهمیت مقدار pH در زندگی روزمره.


مقدار pH چگونه اندازه گیری می شود؟

یکی از مهم ترین اندام های ما انسان ها که مقدار pH را به صورت روزانه «اندازه گیری» می کند، زبان ماست. این حس مهم برای ما اهمیت حیاتی دارد، زیرا بسیاری از غذاها اسیدی ضعیفی دارند که نشان دهنده قابلیت خوردن و تازگی است.

چیزهای فاسد یا غیرقابل خوردن اغلب دارای طعم صابونی هستند که منزجر کننده تلقی می شود و از مصرف خودداری می کند. نقطه ضعف حس فیزیولوژیکی چشایی این است که PH را نمی توان کمیت کرد. به عنوان مثال نوشیدنی های کولا، که در آن شکر یا شیرین کننده به سادگی pH حدود 2.5 تا 2.8 pH را پنهان می کند. بدون این اضافه، ما در محدوده سرکه خالص خانگی هستیم که هیچ کس داوطلبانه آن را برای طراوت نمی نوشد!

روش های زیادی برای اندازه گیری pH وجود دارد. کاغذهای نشانگر یا محلول های رنگی ارائه می شوند که بسته به pH تغییر رنگ می دهند. ضرر این است:

  • واکنش های رنگی را می توان متفاوت درک کرد
  • تغییر رنگ خیلی درشت است
  • آنها برای اندازه گیری مداوم مناسب نیستند،

به عنوان مثال زمانی که در یک خط لوله نصب می شوند علاوه بر این، نمونه ای مانند رنگ دیوار می تواند خواندن را غیرممکن کند. مهمترین راه برای اندازه گیری مقدار pH به صورت کمی و صحیح در حال حاضر با استفاده از الکترود pH و ابزار اندازه گیری pH مربوطه که به آن pH متر نیز می گویند می باشد.

ساختار یک الکترود :pH

الکترود pH یک حسگر الکتروشیمیایی است و بر اساس پتانسیومتری، یعنی اندازه گیری ولتاژ است. این ولتاژ با معادله نرنست توصیف می‌شود که مشتق آن در تمام کارهای استاندارد شیمی فیزیک به تفصیل شرح داده شده است

  1. . نرنست-گلایچونگ U:
  2. پتانسیل الکترود pH U0:
  3. پتانسیل عدم تقارن (به عنوان مثال در pH 7) 2.303:
  4. ضریب تبدیل لگاریتم طبیعی/دهه ای R:
  5. ثابت گاز عمومی 8.3145 V As/(mol K) T:
  6. دمای مطلق بر حسب K F:
  7. ثابت فارادی 9.648*104 As/mol n:
  8. بار یون درگیر (H+، n=1) log:
  9. لگاریتم دهگانه a: فعالیت (a = f * c)، f: ضریب فعالیت (0 <f ≤ 1).

در اصل، سیگنال pH یک سیگنال ولتاژی است که توسط فعالیت یون های هیدروژن ایجاد می شود که بر حسب mV اندازه گیری می شود. معادله فوق یک معادله خط مستقیم با بریدگی (=عدم تقارن یا نقطه صفر) و شیب است. اگر مقادیر فوق در ترم شیب جایگزین شوند، شیب 59.2 mV/pH در 298 K (= 25 درجه سانتیگراد) به دست می آید.

اما الکترود pH اکنون چگونه به نظر می رسد؟

الکترود pH SenTix® 980 (که اغلب به عنوان الکترود شیشه ای شناخته می شود) از دو جزء تشکیل شده است: قسمت حساس به pH (الکترود شیشه ای) نامی که به شیشه مخصوص حساس به pH داده شده است.

الکترود مرجع، امروزه تقریباً به طور انحصاری یک عنصر نقره/کلرید نقره تعبیه شده در یک ماتریس است که پتانسیل الکتریکی تا حد زیادی ثابتی را فراهم می کند که پتانسیل الکتریکی متغیر الکترود شیشه ای با آن اندازه گیری می شود. همچنین یک عنصر مرجع در داخل الکترود شیشه ای به نام مرجع داخلی وجود دارد که سیگنال را از غشای شیشه ای دریافت می کند.

سیگنال ولتاژ الکتریکی از سر ترمینال گرفته شده و به دستگاه اندازه گیری ارسال می شود. تصویر زیر ساختار شماتیک را در مقایسه با یک الکترود pH 

تجاری موجود نشان می دهد.


شکل 3: ساختار شماتیک یک الکترود pH در مقایسه با یک الکترود pH تجاری موجود.

الکترودهای pH مناسب برای آزمایشگاه و میدان را می توانید در اینجا پیدا کنید!


                                                                                                                                                                                                                                                          ph متر چیست :

متر در واقع یک ولتاژ سنج با امپدانس بالا است. بسته به کاربرد، آنها به عنوان ابزار آزمایشگاهی یا به شکل قابل حمل برای استفاده در تلفن همراه و همچنین به عنوان PH متر ثابت برای اندازه گیری در فرآیندها در دسترس هستند.

ph متر رومیزی inlab7110 خرید و فروش ph متر رومیزی inolab7110 مشخضات ph متر رومیزی inlab7110شکل 4: PH سنج inoLab® pH 7110 برای اندازه گیری معمولی ساده با الکترود pH SenTix® 81.

ph متر پرتابل مدل ph3110 کمپانی wtw آلمان از قابلیت های PH متر پرتابل کمپانی WTW استحکام بالا و ضد آب بودن،کاربری اسان و همچنین دقت بالا میتوان اشاره کرد.شکل 5: PH متر قابل حمل ProfiLine pH 3310 با SenTix® 41

.


یک نظر بگذارید