آشنایی با اسید سنج (PH متر)

درباره آشنایی با اسید سنج (PH متر) بیشتر بدانید ...

آشنایی با اسید سنج (PH متر)

اسید سنج یا PH متر چیست؟ PH Meter

اسید سنج و یا PH متر دستگاهی است که به منظور اندازه گیری میزان اسیدی یا قلیایی بودن مایعات بکار می رود . PH واژه ای است که جهت تعریف میزان یونهای معادل هیدروژن موجود در محلول استفاده میشود. اندازه گیری میزان اسیدی بودن مایعات در بسیاری از صنایع از قبیل صنایع غذایی،دارویی، صنایع کشاورزی و دامپروری ، تصفیه خانه ها ، آزمایشگاههای صنعتی و پزشکی و در سایر صنایع که اندازه گیری میزان اسید آن مورد نیاز باشد مورد استفاده قرار می گیرد.
PH از لغت فرانسوی Hydrogene گرفته شده، اصطلاح ph که مخفف دو کلمه Hydrogene و power است بیانگر قدرت یونی هیدروژن در آب میباشد به عبارت دیگر نسبت مولوکولهای یونیزه شده به غیر یونیزه شده در محیط های آبی راpH میگویند.
در واقع درصد اسیدیته و قلیائیت آب را pH میگوییم .درجه اسیدیته یا قلیائیت آب بین صفر و۱۴ متغیر است و عدد ۷ که حد وسط آن میباشد به معنی نقطه مرزی یا خنثی میباشد که به معنی این است که نه آب اسیدی است نه قلیایی.
اگر هر چه از طرف عدد خنثی یعنی ۷ به طرف صفر حرکت کنیم آب به سمت اسیدی کشیده شده و به معنی کاهش pH است و هر چه از عدد خنثی یعنی ۷ به سمت ۱۴ حرکت کنیم آب به سمت قلیایی و افزایش pH حرکت میکند.
با اینکه ممکن است یون‌های مختلفی در محلول شکل بگیرند، ولی آن‌هایی که تعیین می‌کنند محلول اسیدی یا قلیائی است، به ترتیب یون هیدروژن (H+) و یون هیدروکسیل (OH-) هستند. زمانی که تعداد یون‌های هیدروژن از تعداد یون‌های هیدروکسیل در محلول بیشتر باشد، محلول اسیدی است. وقتی‌که تعداد این دو یون برابر باشد، محلول خنثی است. زمانی که تعداد یون‌های هیدروژن از تعداد یون‌های هیدروکسیل در محلول کمتر باشد، محلول قلیایی (بازی) است.
میزان تشکیل یون در محلول، برای اسیدها و قلیاها متفاوت است. آن دسته‌ای که تقریباً به‌طور کامل یونیزه می‌شوند، اسید یا باز قوی هستند. هیدرو کلرید اسید و سدیم هیدروکسیل مثال‌هایی برای این دسته‌اند. بقیه اسیدها و بازهای به مقدار کمی یونیزه می‌شوند و اسید یا باز ضعیف هستند. استیک اسید و آمونیوم هیدروکسیل نمونه‌هایی برای این گروه می‌باشند. می‌توان اسیدها و بازها را بنا بر تعداد یون هیدروژنی که در هر مولکول می‌توانند از دست دهند، دسته‌بندی کرد. اگر اسیدی در هر مولکولش فقط یک یون هیدروژن آزاد کند، به آن اسید تک‌ظرفیتی می‌گویند.
حتی آب خالص نیز به مقدار خیلی کم به یون هیدروژن و هیدروکسیل تبدیل می‌شود. در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد، آب خالص همواره دارای ۰٫۰۰۰۰۰۰۱ یا ۱×۱۰-۷ گرم اکی والان در لیتر یون هیدروژن دارد و چون آب خالص خنثی است به همین میزان یون هیدروکسیل نیز دارد.
حاصل‌ضرب این دو غلظت برابر با مقدار ثابت ۱٫۰×۱۰-۷ در ۲۵ درجه سانتی‌گراد است.
اگر غلظت یون هیدروژن یک محلول ۱٫۰×۱۰-۴ گرم اکی والان در لیتر باشد، غلظت یون هیدروکسیل در این محلول برابر ۱٫۰×۱۰-۱۰ گرم اکی والان در لیتر خواهد بود. چون در این مورد غلظت یون هیدروژن بیشتر از غلظت یون هیدروکسیل است، محلول اسیدی است.
برای ساده‌تر بیان کردن غلظت یون هیدروژن، به‌جای بیان آن با اعداد اعشاری و توان‌های منفی، مفهوم PH تعریف‌شده است. بیان ریاضی این مفهوم، برابر با منفی لگاریتم غلظت یون هیدروژن در مبنای ۱۰ است. محلولی با غلظت یون هیدروژن برابر ۱٫۰×۱۰-۷ گرم اکی والان در لیتر PH برابر ۷ دارد.
ازآنجایی‌که در محلول‌های اسیدی غلظت یون هیدروژن بیشتر از ۱٫۰×۱۰-۷ گرم اکی والان در لیتر است، مقدار PH آن‌ها کم‌تر از ۷ است. بلعکس محلول‌های قلیایی PH بالاتر از ۷ دارند.
مهم است که به یاد داشته باشید، تغییر یک واحد در PH برابر با ۱۰ برابر تغییر در اسیدیته یا قلیایی بودن محلول است؛ بنابراین یک محلول با PH=4 در مقایسه با محلولی با PH=5، ۱۰ برابر اسیدی‌تر است، محلولی با PH=3 در برابر محلولی با PH=5، ۱۰۰ برابر اسیدی‌تر است و محلولی با PH=2 در برابر محلولی با PH=5، ۱۰۰۰ برابر اسیدی‌تر است. محدوده پذیرفته‌شده برای تغییرات PH از ۰ تا ۱۴ است.

روش های مختلف اندازه گیری PH

دو روش کلی برای سنجش میزان PH در آب ها وجود دارد که شامل دو روش زیر است:

۱- روش استفاده از PH متر الکتریکی:
اکثر اندازه گیری های PH در آزمایشگاه با استفاده از PH متر به وسیله یک مدار الکتریکی کار می کند.این مدار از یک الکترود شیشه ای و یک الکترود مرجع خارجی و یک ولت متر که پتانسیل الکتریکی را در مدار ثبت می کند، تشکیل شده است. الکترود شیشه ای از یک سیم حامل جریان تشکیل شده است که در داخل یک محلول که PH مشخص دارد فرو برده شود.

۲-PH متری به روش رنگ سنجی:
این روش شیمیایی که برای تعیین PH استفاده می شود، افزودن یک قطره از یک اندیکاتور اسید – باز به نمونه است.کاغذهای PH اندیکاتور مناسب برای این کار هستند.یک قطره از نمونه روی کاغذ PH قرار داده می شود.و این ترتیب رنگ مورد نظر مشاهده می شود.اندیکاتورها مولکول های بزرگ آلی هستند که بر اساس PH محلول تغییر رنگ پیدا می کنند.در محدوده ای از دامنه PH برای هر اندیکاتور تغییر رنگ مشاهده می شود.(معمولا حدود ۵/۱ واحد PH). PHهای متوسط در میانه جدول مشاهده می شوند.که بر اساس این مقدار PH رنگ های بینابینی نیز در این محدوده ی PH قرار می گیرند
به عنوان مثال اندیکاتور کروزول قرمز در PH پایین تر از ۷ ،رنگ محلول اندیکاتور زرد است و در PH بالاتر از ۸/۸ رنگ محلول قرمز رنگ است. در مقادیر PH متوسط براساس نوع PH تغییر درجه رنگ محلول به صورت نارنجی خواهد بود. اندیکاتورهای مختلف زیادی وجود دارند که می توانند تمام محدوده ی PH را تحت پوشش قرار دهند.

کالیبره کردن PH متر

قبل از استفاده از دستگاه PH متر باید دستگاه کالیبره شود. محلول های بافری با PH های معلوم برای چنین کاری مناسب هستند.
دستگاه PH متر را روشن می کنیم، الکترود را با آب مقطر می شوییم .آن را تکان می دهیم تا خشک شود. سپس آن را درون بشری که حاوی محلول بافری با PH 7 است قرار می دهیم صبر می کنیم تا عدد روی صفحه نمایش ثابت شود. الکترود را با آب مقطر می شوییم به خوبی آن را تکان می دهیم تا آب آن گرفته شود. بعد داخل محلول بافر با PH 4 قرار می دهیم تا PH متر به حالت ثبات قرار گیرد.
کالیبره کردن دستگاه را از طریق اندازه گیری در PH استاندارد ۷ کنترل می نماییم. برای انجام این کار الکترود باید در داخل محلول قرار گیرد.در این مرحله PH متر آماده است.
در این مرحله مقدار کافی از نمونه را داخل بشر ۱۰۰ میلی لیتر می ریزیم و الکترود را داخل آن غوطه ور می کنیم و می گذاریم حدود ۲ دقیقه دستگاه به حالت ثبات نماند، وقتی عدد روی دستگاه ثابت شد از روی صفحه نمایش مقدار PH نمونه مورد نظر را می خوانیم.

کاربرد انواع اسید سنج ها

اسید سنج های مختلف برای کاربرد های مختلف طراحی گردیده اند که دو نوع بسیار رایج مدلهای پرتابل و مدلهای قابل نصب هستند. مدلهای پرتابل بیشتر مصارف آزمایشگاهی دارد ولی نمونه های قابل نصب با خروجی پیوسته اطلاعات و میزان PH را در هر لحظه مانیتور میکند .در مواردی که اندازه گیری به صورت پیوسته مد نظر است باید از ترانسمیتر PH متناسب استفاده کرد و میزان اسیدی بودن را به صورت همزمان به اتاق کنترل یا مانیتورینگ فرستاد.
به طور کلی از اسید سنج ها در بسیاری از صنایع از قبیل صنایع غذایی،دارویی، صنایع کشاورزی و دامپروری ، تصفیه خانه ها ، آزمایشگاههای صنعتی و پزشکی و در سایر صنایع که اندازه گیری میزان اسید آن مورد نیاز باشد استفاده می شود.

پارامترهای مهم در انتخاب یک اسید سنج

در انتخاب یک اسید سنج باید به موارد زیر توجه داشت:
• دقت اسید سنج
• نوع پراب دستگاه ، کاربرد و نحوه نصب
• طول کابل سنسور ( در مواردی که زیاد باشد نیاز به پری آمپلیفایر یا تقویت کننده داریم )
• داشتن کنترلر و نمایشگر اسید در مدلهای قابل نصب
• رزولوشن دستگاه اندازه گیری
• قابلیت کالیبره کردن
• قابل اتصال به کامپیوتر