ph چیست و چگونه اندازه گیری می شود؟

ما می دانیم که اندازه گیری pH مهم است زیرا همه اسیدها و بازها با یک ترکیب شیمیایی مشابه با سرعت یکسان واکنش نمی دهند. برخی به شدت واکنش نشان می دهند، برخی متوسط ​​در حالی که برخی دیگر هیچ واکنشی نشان نمی دهند. برای تعیین کمیت قدرت اسیدها و بازها، از یک نشانگر جهانی استفاده می کنیم که رنگ های مختلف را در غلظت های مختلف یون هیدروژن در محلول نشان می دهد. معمولاً از مقدار pH اسیدها و بازها برای تعیین کمی قدرت آنها استفاده می شود.

pH به عنوان لگاریتم منفی غلظت یون H+ تعریف می شود. از این رو معنای نام pH به عنوان قدرت هیدروژن توجیه می شود.

مقیاس pH ابزاری برای اندازه گیری اسیدها و بازها است. مقیاس از 0 تا 14 متغیر است. کاغذ تورنسل شاخصی است که برای تشخیص اسید یا باز بودن یک ماده استفاده می شود.

محلولی با pH کمتر از 7 اسیدی در نظر گرفته می شود. محلولی با pH بیشتر از 7 بازی یا قلیایی در نظر گرفته می شود.

چگونه pH را اندازه گیری کنیم؟

با روش زیر می توانیم PH را اندازه گیری کنیم.

1. اندازه گیری pH با استفاده از یک نشانگر:

این دسته اساساً شامل دو روش است: یکی شامل مقایسه رنگ استاندارد مربوط به pH شناخته شده با رنگ نشانگر غوطه ور در مایع آزمایش با استفاده از محلول بافر است. روش دیگر شامل تهیه کاغذ آزمایش pH است که در نشانگر آغشته می شود، سپس کاغذ را در مایع آزمایش فرو می بریم و رنگ آن را با رنگ استاندارد مقایسه می کنیم. این روش ساده است، اما مستعد خطا است. نمی توان انتظار درجه بالایی از دقت را داشت.

روش نشانگر نمی تواند pH آب با خلوص بالا را اندازه گیری کند، زیرا تأثیر خود نشانگر بسیار زیاد است.

2. روش هیدروژن-الکترود:

الکترود هیدروژنی با افزودن پلاتین سیاه به سیم پلاتین یا صفحه پلاتین ساخته می شود. در محلول آزمایش غوطه ور می شود و بار الکتریکی به محلول وارد می شود و محلول با گاز هیدروژن اشباع می شود. پتانسیل الکترود بین الکترود پلاتین سیاه و الکترود کلرید نقره اندازه گیری می شود. این پتانسیل با pH محلول نسبت معکوس دارد.

3. روش الکترود کینهیدرون Quinhydron-Electrode) )

وقتی کین هیدرون به محلول اضافه می شود، به هیدروکینون و کینون جدا می شود.

از آنجایی که حلالیت کینون بسته به مقدار pH محلول متفاوت است، pH را می توان از روی ولتاژ بین پلاتین و الکترود مرجع تعیین کرد.

اگرچه این روش ساده است، اما امروزه به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا زمانی که مواد اکسید کننده یا احیا کننده درگیر هستند یا زمانی که محلول آزمایش دارای pH بالاتر از 8 یا 9 است، کار نمی کند.

توجه: گاهی اوقات از محلول کین هیدرون با pH مشخص برای بررسی اینکه آیا یک ORP متر به طور معمول کار می کند یا خیر استفاده می شود. اصل الکترود کین هیدرون در چنین موردی اعمال می شود.

3. روش آنتیموان-الکترود

این روش شامل فرو بردن نوک یک میله آنتیموان جلا داده شده در محلول آزمایشی، همچنین غوطه ور کردن الکترود مرجع و اندازه گیری pH از اختلاف پتانسیل بین آنها است. این روش زمانی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گرفت، زیرا دستگاه محکم و آسان است. با این حال، کاربرد آن اکنون کاملاً محدود است زیرا نتایج بسته به درجه پرداخت الکترود متفاوت است و تکرارپذیری پایین است.

توجه: این روش اکنون فقط در مواردی استفاده می شود که به دقت بالایی نیاز نباشد.

5. روش شیشه-الکترود

در روش الکترود شیشه ای از دو الکترود، یک الکترود شیشه ای و یک الکترود مرجع برای تعیین pH محلول با اندازه گیری ولتاژ (پتانسیل) بین آنها استفاده می شود.

این روش متداول‌ترین روشی است که برای اندازه‌گیری pH استفاده می‌شود، زیرا پتانسیل به سرعت به تعادل می‌رسد و تکرارپذیری خوبی از خود نشان می‌دهد، و از آنجایی که این روش را می‌توان بر روی انواع محلول‌ها استفاده کرد و مواد اکسیدکننده یا کاهنده تأثیر بسیار کمی بر نتیجه دارند.

روش الکترود شیشه ای نه تنها در صنعت بلکه در بسیاری از زمینه های دیگر نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

6. روش های حسگر نیمه هادی

سنسور pH نیمه هادی، که توسعه آن در حدود سال 1970 آغاز شد، یک الکترود شیشه ای را با یک تراشه نیمه هادی جایگزین کرد.

این سنسور که به عنوان ترانزیستور اثر میدان حساس به یون (ISFET) شناخته می شود، نه تنها در برابر آسیب مقاوم است، بلکه به راحتی کوچک می شود. کوچک سازی امکان استفاده از مقادیر کمتری از نمونه را برای اندازه گیری فراهم می کند و انجام اندازه گیری ها را در فضاهای بسیار کوچک و روی سطوح حالت جامد ممکن می سازد. این حسگر نوید کاربردهای مفیدی در اندازه گیری در زمینه های زیست شناسی و پزشکی را می دهد.