همه چیز در مورد pH و  pH متر

همه چیز در مورد pH و  pH متر

قسمت اول 

در این سری مقالات قصد داریم تا شما را با pH، چگونگی محاسبه آن ، تاثیرات عوامل محیطی بر روی میزان pH، pH متر و اجزای آن و … آشنا نماییم. در ادامه همراه ما باشید تا هر آنچه که لازم است در این حوزه بدانید را به شما آموزش دهیم. 

الکترودهای pH

الکترود pH با نوک کروی

الکترود های pH  با تکنولوژی روز دنیا (تولید و طراحی هانا)

هانا بزرگترین تولید کننده تجهیزات آزمایشگاهی، و بزرگترین تولید کننده الکترود در اروپاست. کمپانی هانا با توجه به ابداعات خود تا کنون به پیشرفت این صنعت کمک شایانی نموده است.

در سال ۱۹۸۱، هانا فرمولاسیون خودش را برای ساخت شیشه استفاده شده در تولید الکترود با کمک موسسه آزمایشگاهی شیشه در مورانو ایتالیا ابداع نمود. از این لحظه به بعد، شرکت به ساخت این الکترودهای شیشه‌ای برای سنجش pH مشغول است.

 در حالی که سایر شرکت‌ها میزان تولید خود در این زمینه را کاهش دادند، هانا پیوسته خط تولید الکترود خود را توسعه داده است تا بتوانند پاسخگوی نیاز رو به گسترش بازار به محصولات و الکترود های منحصر به فرد خود باشد.

این شرکت جهت افزایش کارکرد و زمان نگهداری الکترود های خود رنج وسیعی از محلول‌های تمیز کننده و نگهداری را نیز عرضه نموده است تا الکترودها را پیوسته در بهترین شرایط عملکردشان قرار دهد.

تولید الکترودهای pH

دیگر تولید کنندگان الکترود پیوسته از تکنیک‌های همجوشی  در کوره‌های القائی استفاده می‌کنند در این عمل، شیشه ساعت‌ها در معرض دمای همجوشی قرار دارد، و به سختی می‌توان کیفیت محصول را کنترل نمود زیرا بعضی از مواد موجود در شیشه در دمای بالای همجوشی تبخیر می‌شوند. هانا از تکنولوژی دمیدن در شیشه استفاده می‌کند که متخصصان مورانود در ایتالیا توصیه نموده اند.

 میله‌های شیشه‌ای حساس بصورت کنترل شده ذوب می‌شوند. فقط در این روش است که شیشه‌های حساس فقط برای چند ثانیه در دمای بالای همجوشی قرار می‌گیرند و تنها در این روش است که میتوان کیفیت محصول نهایی را تضمین نمود.

تئوری و چگونگی سنجش pH

تئوری اندازه گیری pH

رایج‌ترین شیوه سنجش pH استفاده از الکترودهای شیشه‌ای است. این الکترودهای pH شامل  یک سنسور pH (که ولتاژ آن متناسب با فعالیت یون هیدروژن موجود در محلول فرق می‌کند)و یک الکترود مرجع (که ولتاژ مرجع و ثابتی را بصورت پیوسته ارائه می‌دهد)، مقداری محلول هادی الکتریکی جهت بستن مدار الکتریکی و یک تجهیز سنجش خاص برای نمایش و اندازه گیری میزان pH میباشد.

سنسور pH در نوک خود دارای غشاء نازکی از شیشه حساس به هیدروژن میباشد که در انتهای داخلی تیوپ شیشه‌ای قرار گرفته است. این تیوپ با الکترولیت بافر و سیم Ag/AgCl پر شده است. این بخش از الکترود را نیم سلول pH می‌نامند. سیستم مکمل قرار گرفته درون همین الکترود، ولتاژ ثابتی را تولید می‌کند و شامل سیم Ag/AgCl و محلول الکترولیت غنی شده با AgCl می‌شود. بر روی الکترود فیلتر کوچک نیز که اغلب از جنس سرامیک متخلخل است قرار گرفته است و تیوپ(نیم سلول مرجع) را به نمونه خارجی (نمونه تحت آزمایش) متصل می‌نماید.

واحد محاسباتی دستگاه های pH سنج، میزان pH را بر اساس اختلاف میزان ولتاژ اندازه گیری شده بین نیم سلول pH و نیم سلول مرجع بر حسب میلی ولت DC اندازه گیری می نماید، سپس مقدار اندازه گیری شده به وسیله واحد سنجش خوانده شده و به صورت mV یا pH بر روی نمایشگر به نمایش در خواهد آمد.

 

میزان mV اندازه گیری شده به وسیله الکترودpH  از فرمول Nernst پیروی می‌کند:

در اینجا:

Eobs= پتانسیل الکتریکی مشاهده شده

Ec   = پتانسیل الکتریکی نیم سلول مرجع

+AH = فعالیت یون هیدروژن

T    =  دما به درجه کلوین

n   =   ظرفیت یون اندازه گیری شده (۱)

F = ضریب ثابت فارادای (۹٫۶۴۸۵×۱۰۴)

R= ثابت گاز (۸٫۳۱۴۳۲) به کلوین

از این مبادله می‌توان این طور استنباط کرد که اگر دما T تغییر کند، عبارت ln(10)RT / nF  همان فاکتور شیب، نیز تغییر می‌کند. جدول زیر تغییر در فاکتور شیب را برای تغییرات دما نشان می‌دهد.

تغییرات شیب منحنی پی اچ با دما

چطور دما روی pH محلول تاثیر می‌گذارد

pH یک محلول  یا یک نمونه تابعی از دمای محلول است. اما چرا؟

علت را میتوان در تغییرات میزان تفکیک یونی و افزایش فعالیت یون های یک محلول با تغییرات دما جستجو کرد. به عنوان مثال:

در دمای اتاق pH آب تقریباً برابر ۷ میباشد و این یعنی حدود ۷-۱۰ مول از یون+ H در هر لیتر آب در دمای اتاق موجود است. اما با افزایش دما توانای آب برای یونیزه کردن سایر مولکول ها، اتم ها و یون ها، کریستال ها و … افزایش میابد لذا غلظت یون های هیدروژن و فعالیت آن ها افزایش میاید. نمونه بارز دیگر  این مسئله بافرهای استاندارد pH هستند که مقادیر آن کاملاً مشخص است، روی بسته های بافر شما میتواند میزان تغییرات در میزان pH را با تغییرات دما مشاهده نمایید.

مثال دیگر تغییر pH با تغییر دما آب خالص است. در آب خالص با تغییر دما بین ۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد تغییرات pH را به مقدار تقریبی ۱٫۳pH مشاهده خواهیم نمود. این مثال نشان می‌دهد که حتی مایع‌های خنثی هم می‌توانند ضریب حرارتی بالایی داشته باشند.

تمام نمونه‌ها دارای ضریب حرارتی متفاوتی هستند و تغییر در میزان pH به خاطر تغییر در ضریب دمای نمونه قابل جبران نیست. البته این مسئله یک استثنا دارد، از آنجایی که رفتار بافرها با تغییرات دما به خوبی ساخته شده هستند، در pH متر های هوشمند که دارای توانایی جبرانسازی اتومات هستند، مقدار تغییر pH به واسطه دما جبرانسازی میگردد.

عدد  pH نوشته شده بر روی بافر ها در ۲۵درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته شده است، لذا اگر در زمان کالیبراسیون تغییری در دما ایجاد شود، با سنجش دما می‌توان مقدار واقعی pH را بدست آورد.

 

خواهشمند است با ثبت نظرات ارزشمند خود، ما را در بهتر نمودن فعالیت مجله اینترنتی مان یاری نمایید.

 

با تشکر از وقت شما

 

هانا-ایران|Hanna-Iran

نماینده انحصاری محصولات هانا در ایران

پایان قسمت اول

تهیه کننده: ح.رضاپور

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
جهت استعلام قیمت، تماس بگیرید