pH measurement and its methods

pHمتریچیست؟

pH آب غلظت یون های هیدروژن و اسیدیته یا قلیایی بودن آن را مشخص می کند. آب خالص به میزان خیلی کم به یون هایHوOHتجزیه می شود.pHآب آشامیدنی معمولا باید در حدود 7 (خنثی) باشد. در حالتی کهpHکمتر از 7 باشد، آب حالت اسیدی و در صورتpHبالای 7 باشد، آب خاصیت قلیایی به خود می گیرد. هرچهpHآب ازpHخنثی آب پایین تر باشد حلالیت آهن در آب بیشتر می شود،از این رو در صنایع مختلف برای جلوگیری از خوردگی آب،pHآب را بالاتر از خنثی تنظیم می کنند. ازpHمتری و روشهای آن برای اندازه گیری دقیقpHآب استفاده می شود.

سرعت خوردگی آب ناشی از اسیدی بودن آب با افزایش دما افزایش می یابد، بنابراین در دماهای زیاد بالا نگهداشتنpHآب کاملا ضرورت دارد.

pHآب آلوده شده اساسا رابطه بین دی اکسید کربن آزاد و مقدار بی کربنات و کربنات را نشان می دهد. آب های طبیعی معمولا دارایpHبین 4 تا 9 می باشند.و اکثر آنها به علت انحلال کربنات ها و بی کربنات های قلیایی پوسته ی زمین کمی قلیایی می باشند.

روش های مختلف سنجشpHیاpHمتری:

دو روش کلی برایpHمتری یا سنجش میزانpH در آب ها وجود دارد که شامل دو روش زیر است.

روش استفاده ازpHمتر الکتریکی:

• pHمتری به روش رنگ سنجی
• pHمتری الکتریکی

اکثر اندازه گیری هایpHدر آزمایشگاه با استفاده ازpH 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 کهpHمشخص دارد فرو برده شود.

کالیبره کردنpHمتر:

قبل از استفاده از دستگاهpHمتر باید دستگاه کالیبره شود.محلول های بافری باpHهای معلوم برای چنین کاری مناسب هستند.

دستگاهpHمتر 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 باpH 7است 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 باpH 4قرار می دهیم تاpHمتر به حالت ثبات قرار گیرد.

کالیبره کردن دستگاه را از طریق اندازه گیری درpHاستاندارد 7 کنترل می نماییم.برای انجام این کار الکترود باید در داخل محلول قرار گیرد. pH متر در این مرحله آماده است

در این مرحله مقدار کافی از نمونه را داخل بشر 100 میلی لیتر می ریزیم و الکترود را داخل آن غوطه ور می کنیم و می گذاریم حدود 2 دقیقه دستگاه به حالت ثبات نماند، وقتی عدد روی دستگاه ثابت شد از روی صفحه نمایش مقدارpHنمونه مورد نظر را می خوانیم.

نکاتی در خصوص نحوه نگهداری از الکترودpH

نکته مهمی که در مورد استفاده از الکترودpHوجود دارد این است که از قرار دادن این الکترود در محلولهایی که با نقره واکنش میدهند خودداری کنید.

اگر الکترودpHرا به مدت طولانی در آب مقطر قرار دهید بخاطر اینکه الکترود حاویKClاست و آب مقطر فاقد آن، به تدریجKClموجود در الکترود وارد آب مقطر میگردد و بالطبع باعث ایجاد اختلال در کار الکترود میشود.

تمیز کردن غشای شیشه ای الکترودpH

اگر الکترود،pHاین بافرها را دقیق نشان نداد یکی از علتهای آن میتواند آلوده بودن غشای شیشه ای الکترود باشد.

برای تمیز کردن غشای شیشه ای الکترود، نوک آن را در محلول 0.1Mاسید کلریدریک به مدت 15 ثانیه قرار دهید وبعد با آب مقطر شستشو دهید. سپس آن را در محلول 0.1Mسود

به مدت 15 ثانیه قرار دهید و پس از اتمام 15 ثانیه با آب مقطر شستشو دهید. این اعمال را چند با تکرار کنید.

حال دوبارهpHبافرها را چک کنید. اگر باز هم اشکال برطرف نشده باشد، نوک الکترود را به مدت 30 ثانیه در محلول 20% آمونیوم بی فلوراید یا به مدت 15 ثانیه درمحلول 10% هیدروفلوئوریک اسید قرار دهید. سپس با آب مقطر شستشو دهید.در مرحله بعد نوک الکترود را به مدت 30 ثانیه در اسید کلریدریک غلیظ قرار دهید.(این عمل برای حذف باقیمانده احتمالی فلوئورید از روی غشای شیشه ای است) سپس با آب مقطر بخوبی شستشو دهید.

الکترود را به مدت یک ساعت در بافر باpH= 4قرار دهید. سپس عملکرد الکترود را بیازمایید اگر مشکل برطرف نشده باشد احتمالا باید الکترود را عوض کنید.

pHمتریبه روش رنگ سنجی

این روش شیمیایی که برای تعیینpHاستفاده می شود، افزودن یک قطره از یک اندیکاتور اسید – باز به نمونه است.کاغذهایpHاندیکاتور مناسب برای این کار هستند.یک قطره از نمونه روی کاغذpHقرار داده می شود.و این ترتیب رنگ مورد نظر مشاهده می شود.اندیکاتورها مولکول های بزرگ آلی هستند که بر اساسpHمحلول تغییر رنگ پیدا می کنند.در محدوده ای از دامنهpHبرای هر اندیکاتور تغییر رنگ مشاهده می شود.(معمولا حدود 5/1 واحدpH). pHهای متوسط در میانه جدول مشاهده می شوند.که بر اساس این مقدارpHرنگ های بینابینی نیز در این محدوده یpHقرار می گیرند

به عنوان مثال اندیکاتور کروزول قرمز درpHپایین تر از 7 ،رنگ محلول اندیکاتور زرد است و درpHبالاتر از 8/8 رنگ محلول قرمز رنگ است. در مقادیرpHمتوسط براساس نوعpHتغییر درجه رنگ محلول به صورت نارنجی خواهد بود.

اندیکاتورهای مختلف زیادی وجود دارند که می توانند تمام محدوده یpHرا تحت پوشش قرار دهند.

*آزمایشگاه های شرکت پژوهشی صنعتی آبریزان واقع در پارک علم و فناوری فارس با استفاده با دستگاه ها و تجهیزات پیشرفته قادر به اندازه گیری انواع پارامترهای آب از جملهpHمی باشد.