مبدأ قياس الأس الهيدروجيني والجهاز وأنواع عدادات الأس الهيدروجيني

لتحديد مستوى الأس الهيدروجيني بسرعة (بمعنى آخر ، مستوى الحموضة) للوسائط المختلفة ، يتم استخدام مقاييس الأس الهيدروجيني. المياه الصناعية أو الصالحة للشرب ، المحلول الحمضي أو الملح أو القلوي ، الدم ، البول وسوائل الجسم الأخرى ، الفواكه ، الخضروات والمواد الغذائية الأخرى ، الأدوية الطبية ، إلخ. - من حيث المبدأ ، يمكن أن يصبح كل شيء هدفًا لقيمة الأس الهيدروجيني للأبحاث التشغيلية.

قياس PH هو في الأساس قياس نشاط أيونات الهيدروجين في الوسط. وحتى التصنيف pH نفسه مترجم حرفيًا من اللاتينية "pondus Hydrogenii" على أنه "وزن الهيدروجين".

اليوم ، تُستخدم مقاييس الأس الهيدروجيني على نطاق واسع في علم الأحياء الدقيقة والطب ومعالجة المياه والكيمياء الزراعية وعلوم التربة والزراعة المائية وفي المختبرات والبحوث الميدانية وفي الصناعات الكيميائية والغذائية وفي علم الأحياء المائية وفي العديد من الأماكن الأخرى.

يسمح لك مقياس الأس الهيدروجيني الحديث بتحديد قيمة الأس الهيدروجيني بدقة وسرعة.إذا كان الرقم الهيدروجيني 7 ، يكون الوسط متعادلًا ، مثل الماء المقطر ، حيث يتم تقسيم أيونات الهيدروجين الموجبة H + وأيونات الهيدروكسيد السالبة OH- بالتساوي. إذا كانت الحموضة أكثر من 7 ، يكون الوسط قلويًا. إذا كان الرقم الهيدروجيني أقل من 7 ، يكون الوسط حامضيًا.

وعلى الرغم من أن الكيميائيين كانوا دائمًا قادرين على تحديد حموضة الوسط بالطريقة الكلاسيكية ، باستخدام المؤشرات ، على سبيل المثال ، الفينول فثالين ، ومع ذلك ، في بعض العمليات ، من الضروري ببساطة تحديد هذا المؤشر بدقة ، وفي بعض الأحيان يكون من الضروري المراقبة المستمرة لترتيب لتصحيحها. هذا ما تم اختراع أجهزة قياس الأس الهيدروجيني من أجله.

مقياس الأس الهيدروجيني هو في الواقع مقياس الميليفولتميتر الإلكتروني لأنه يقيس فرق الجهد عبر النظام الكهروكيميائي لزوج من الأقطاب الكهربائية ووسط الاختبار الذي توضع فيه. صحيح أن مقياس الجهاز متدرج هنا ليس بالميليفولت ، ولكن في الرقم الهيدروجيني ، حيث تبين أن EMF المقاس يتناسب مع الأس الهيدروجيني.

قطبان كهربائيان: مؤشر زجاجي (المؤكسدات لا يخافون من زجاج البورسليكات) وكلوريد الفضة - قطب مرجعي إضافي. يتمتع القطب الزجاجي بمقاومة عالية جدًا لعشرات الميغا أوم ، وهذا هو المطلب الأساسي فقط - يجب ألا تقل مقاومة المسبار عن 0.1 جيجا أوم. يتم معايرة مقياس الأس الهيدروجيني باستخدام المحاليل العازلة للأس الهيدروجيني المعروف.

نظرًا لحقيقة أن قيمة EMF تتأثر بدرجة الحرارة ، فإن كل جهاز قياس له تعويض درجة الحرارة للقياسات عند درجات حرارة بخلاف + 25 درجة مئوية.ولكن من أجل تحقيق دقة عالية جدًا ، من الضروري القياس بدقة عند درجة حرارة + 25 درجة مئوية ، ولهذا السبب تم تجهيز العديد من أجهزة قياس الأس الهيدروجيني بميزان حرارة مدمج ، بحيث يمكنك متابعة درجة حرارة الوسط على الفور. عملية البحث.

القطب الكهربائي الزجاجي على شكل أنبوب به كرة رقيقة الجدران في نهايته ، مصنوع من زجاج بوروسيليكات موصل كهربائيًا ، وهو متصل بشكل أساسي بدائرة كهربائية. إن حركة أيونات H + الموجبة داخل هذا الزجاج تجعل من الممكن استخدامه (تتحرك الكاتيونات داخل الزجاج بالنسبة إلى بوليانيون حمض السيليك). يُسكب معلق من كلوريد الفضة في محلول حمض الهيدروكلوريك في أنبوب الاختبار ، وبعد ذلك يتم غمس سلك فضي فيه - هكذا يتم الحصول على قطب كلوريد الفضة.

يتم إنزال القطب الزجاجي في وسط الاختبار ، ويتم إغلاق الدائرة الكهربائية عن طريق وضع قطب مرجعي إضافي (معجون الزئبق-كالوميل في محلول كلوريد البوتاسيوم) فيه (عبر مفتاح كهربائي أو مباشرة). يخلق كلوريد البوتاسيوم تلامسًا بين جزء الزئبق-كالوميل في الخلية ووسط الاختبار. يتم وضع هذا القطب الإضافي عادةً في علبة زجاجية غير منفذة لأيونات H +.

يتشكل التلامس الموصل لمحلول كلوريد البوتاسيوم في القطب المرجعي مع محلول الاختبار بسبب خيط رفيع أو شعري في علبة زجاجية. بهذه الطريقة ، يتم الحصول على خلية كلفانية من قطب مرجعي وقطب كلوريد الفضة ، و يشتمل الجزء المنحل بالكهرباء من الخلية على فيلم زجاجي موصل وبيئة اختبار.

يتم قياس المجالات الكهرومغناطيسية لنظام القطب الكهربي بالميليفولتميتر ، ويتدرج مقياسه في الرقم الهيدروجيني.يتم نقل الإلكترونات من قطب كلوريد الفضة إلى القطب المرجعي تحت تأثير EMF المقاس ، والذي يكون مصحوبًا دائمًا بنقل عدد متساوٍ من البروتونات من داخل قطب الزجاج إلى الوسط.

إذا أخذنا في هذه الحالة تركيز أيونات الهيدروجين الموجبة H + في ثابت القطب الزجاجي ، فإن EMF سيكون دالة لنشاط H + ، أي دالة لدرجة الحموضة للوسط قيد الدراسة.

تعمل النماذج الحديثة لمقاييس الأس الهيدروجيني بفضل المعالجات الدقيقة التي تقوم بتعويض درجة الحرارة وحل العديد من المهام ذات الصلة. كلما زاد تعقيد الجهاز ، زادت المهام التي يمكنه حلها. تختلف فئة دقة الأدوات باختلاف الطراز ، ويمكن اختيار مقياس الأس الهيدروجيني المناسب لتطبيقات مختلفة.

هناك أجهزة قياس الأس الهيدروجيني المنزلية الجيب ، وهناك مختبرات مهنية وثابتة محمولة وصناعية. تقيس بعض مقاييس الأس الهيدروجيني تركيز الأيونات في الوسط ، ومحتوى النترات ، وما إلى ذلك ، ولديها ذاكرة مدمجة لتخزين النتائج ، والقدرة على التواصل مع الكمبيوتر ، ووظيفة ضبط المعلمات من خلال حلقة التغذية الراجعة.