کاربرد pH متر چیست

دستگاه pH متر، در واقع یک وسيله اندازه گيرى جهت تشخیص اسیدی یا قلیایی بودن ماده و یافتن میزانpH  آن می باشد.  لغت pH متشکل شده است از حرف "p" که نماد ریاضی برای لگاریتم منفی  و"H" که نماد شیمیایی برای هیدروژن می باشند و به عبارتی برابر با لگاریتم منفی غلظت یون های هیدروژن و یا به عبارت دیگر برابر با لگاریتم منفی فعالیت یون های هیدرونیوم موجود در آن می باشد.میزان این پارامتر را می توان وابسته به درجه ی اسیدی یا قلیایی محلول و همچنین فعالیت یون هیدروژن دانست. میزان pH یک جسم مستقیماٌ وابسته به نسبت غلظت یون هیدروژن [H⁺] به یون هیدروکسیل [OH^-] است .

بازه ی  pH بین 0 الی 14 متغیر می باشد. اگر غلظت H⁺ بیشتر از OH^- باشد، ماده اسیدی است و در نتیجه میزان pH کمتر از7  می باشد و بالعکس اگر میزان غلظت OH^- بیشتر از H⁺ باشد، و میزان pH بزرگتر از 7 است. 

از دید ترمودینامیکی، خاصیت اسیدی بودن محلول آبی را توسط فعالیت یون های هیدرونیوم موجود در آن بیان می نمایند. قابل ذکر است که فعالیت یون های هیدرونیوم و هیدروکسید به وسیله ی حاصلضرب یونی آب در ارتباطند:

a_H3O⁺.a_OH^-=K_w

مقدار حاصلضرب یونی آب (یعنی (K_w در دمای 20˚C برابر با 10^-14 می باشد. بنابراین غلظت یون های هیدرونیوم و هیدروکسید در آب خالص برابر و مساوی 1×10^-7 مول در لیتر است. به همین دلیل آب خالص از نظر pH خنثی است. هرگاه در محلول آبی، فعالیت یون های هیدرونیوم (یعنی a_H3O⁺) بزرگتر از  1×10^-7مول در لیتر شود، محلول اسیدی، و هرگاه فعالیت یون های هیدروکسید یعنی a_OH^- بزرگتر از   1×10^-7مول در لیتر باشد، محلول قلیایی است. مطابق آنچه که بیان شد برای pH چنین خواهیم داشت:

pH=-log a_H3O⁺

روش های تعیین pH:

معمولا دو روش برای تعیین این پارامتر به کار می رود. در روش نخست از وسایل الکتروشیمایی استفاده می شود (انواع pH متر مانند رومیزی، قلمی و پرتابل) و نیروی الکتروموتوری محلول مورد نظر را مشخص می کنند. به این منظور در سنجش مورد نظر، در محیط های خنثی الکترود هیدروژن به کار برده و برای اندازه گیری در محیط های اسیدی از الکترود کین هیدرون و همچنین به منظور سنجش در محیط های قلیایی از الکترودهای فلزی مانند الکترود آنتیموان و الکترود بیسموت بهره می گیرند. کاربرد الکترودهای شیشه ای نیز جهت انجام سنجش، انتخابی معمول می باشد. در این سنجش ها به عنوان الکترود مرجع از کالومل استفاده می کنند. روش دوم، استفاده از شناساگرها می باشد. شناساگرها رنگینه هایی هستند که رنگ آنها بستگی به محدوده ی pH ماده دارد. قابل به ذکر است دقت شناساگرها بسیار کمتر ولی استفاده از آنها آسان می باشد. شناساگر رنگی در واقع اسید یا باز آلی می باشد که بر اثر واکنشی برگشت پذیر با یون های هیدرونیوم یا هیدروکسید، رنگ آن تغییر می کند.

مزیت های دانستن pH:

دانستن pH در صنایع مختلف و حتی مسائل مربوط به سلامتی انسان، تهیه آب آشامیدنی، علوم مربوط به رشد و نمو باکتری ها و علوم بیولوژیکی، علم برداشت محصول و بهره برداری از خاک، کشاورزی، آبزی پروری، تصفیه آب و فاضلاب خانگی- بیمارستانی و صنایع مخلتف نظیر کارخانجات چرمسای/صنایع نفت گاز و پتروشیمی/کارخانجات نساجی و .... حائز اهمیت است. در موارد ذیل به برخی از این کاربردها اشاره می نماییم:

سلامتی موجودات زنده: میزان این پارامتر در مایعات بدن تمامی موجودات زنده مانند خون، ادرار یا شیره معده از اهمیت زیادی برخوردار است و برای تشخیص بیماری ها، اطلاعات با ارزشی را در اختیار پزشک قرار می دهد.

باکتری ها: بیشتر باکتری ها در pH طبیعی (محدوده ی بین 5 الی 8) رشد می کنند ولی در این بین برخی گونه های باکتریایی قادرند خود را به محیط های اسیدی و یا قلیایی وفق دهند. بعنوان مثال باکتری A. ferrooxidans یک باکتری اسید دوست می باشد و بهترین شرایط برای زندگی آن یک محیط اسیدی است.

کشاورزی: درجه ی اسیدی خاک در رشد و نمو گیاهان و محصولات کشاورزی تاثیر بسزایی دارد و به رسیدن به محصولات بیشتر و مطلوبتر کمک می نماید.