पीएच माप, उपकरण और पीएच मीटर के प्रकार का सिद्धांत

विभिन्न मीडिया के पीएच स्तर (दूसरे शब्दों में, अम्लता स्तर) को जल्दी से निर्धारित करने के लिए, पीएच मीटर का उपयोग किया जाता है। औद्योगिक या पीने का पानी, अम्ल, नमक या क्षार का घोल, रक्त, मूत्र और शरीर के अन्य तरल पदार्थ, फल, सब्जियां और अन्य खाद्य पदार्थ, चिकित्सा दवाएं आदि। — सिद्धांत रूप में, सब कुछ पीएच मान के परिचालन अनुसंधान का उद्देश्य बन सकता है।

PH मापना अनिवार्य रूप से एक माध्यम में हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि का माप है। और यहां तक ​​​​कि पदनाम पीएच का शाब्दिक रूप से लैटिन "पोंडस हाइड्रोजनी" से "हाइड्रोजन का वजन" के रूप में अनुवाद किया गया है।

आज, सूक्ष्म जीव विज्ञान और चिकित्सा में, जल उपचार और कृषि रसायन में, मृदा विज्ञान में, हाइड्रोपोनिक्स में, प्रयोगशाला और क्षेत्र अनुसंधान में, रासायनिक और खाद्य उद्योगों में, एक्वारिस्टिक्स में और कई अन्य स्थानों पर पीएच मीटर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

आधुनिक पीएच मीटर आपको पीएच मान को सटीक और त्वरित रूप से निर्धारित करने की अनुमति देता है।यदि pH 7 है, तो माध्यम तटस्थ है, जैसे आसुत जल, जिसमें धनात्मक हाइड्रोजन आयन H + और ऋणात्मक हाइड्रॉक्साइड आयन OH- समान रूप से विभाजित होते हैं। यदि अम्लता 7 से अधिक हो तो माध्यम क्षारीय होता है। यदि pH 7 से कम है, तो माध्यम अम्लीय है।

और यद्यपि रसायनज्ञ हमेशा शास्त्रीय विधि द्वारा माध्यम की अम्लता को निर्धारित करने में सक्षम रहे हैं, संकेतक का उपयोग करते हुए, उदाहरण के लिए, फेनोल्फथेलिन, फिर भी, कुछ प्रक्रियाओं में इस सूचक को सटीक रूप से निर्धारित करना आवश्यक है, और कभी-कभी लगातार निगरानी करना आवश्यक है इसे ठीक करने की व्यवस्था करने के लिए। इसी के लिए पीएच मीटर का आविष्कार किया गया था।

पीएच मीटर वास्तव में एक इलेक्ट्रॉनिक मिलिवोलमीटर है क्योंकि यह इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी की विद्युत रासायनिक प्रणाली और परीक्षण माध्यम जिसमें उन्हें रखा गया है, में संभावित अंतर को मापता है। यह सच है कि डिवाइस का पैमाना यहां मिलिवोल्ट्स में नहीं, बल्कि पीएच में स्नातक किया जाता है, क्योंकि मापा गया ईएमएफ पीएच के समानुपाती होता है।

दो इलेक्ट्रोड: एक ग्लास इंडिकेटर (ऑक्सीडाइज़र बोरोसिलिकेट ग्लास से डरते नहीं हैं) और सिल्वर क्लोराइड - एक अतिरिक्त संदर्भ इलेक्ट्रोड। ग्लास इलेक्ट्रोड में दसियों megohms का बहुत अधिक प्रतिरोध होता है, और यह केवल मूल आवश्यकता है - जांच प्रतिरोध 0.1 GΩ से कम नहीं होना चाहिए। ज्ञात पीएच के बफर समाधान का उपयोग करके पीएच मीटर को कैलिब्रेट किया जाता है।

इस तथ्य के कारण कि EMF मान तापमान से प्रभावित होता है, ऐसे प्रत्येक मापने वाले उपकरण में + 25 ° C के अलावा तापमान पर माप के लिए तापमान मुआवजा होता है।लेकिन बहुत उच्च सटीकता प्राप्त करने के लिए, + 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सटीक रूप से मापना आवश्यक है, यही कारण है कि कई पीएच मीटर एक अंतर्निर्मित थर्मामीटर से लैस होते हैं, ताकि आप तुरंत माध्यम के तापमान का पालन कर सकें अनुसंधान की प्रक्रिया।

एक विशेष विद्युत प्रवाहकीय बोरोसिलिकेट ग्लास से बने अंत में एक पतली दीवार वाली गेंद के साथ एक ट्यूब के रूप में सूचक ग्लास इलेक्ट्रोड अनिवार्य रूप से एक विद्युत सर्किट से जुड़ा होता है। इस तरह के ग्लास के अंदर सकारात्मक H + आयनों की गति इसका उपयोग करना संभव बनाती है (ग्लास के अंदर केशन सिलिकिक एसिड के पॉलीअनियन के सापेक्ष चलते हैं)। हाइड्रोक्लोरिक एसिड के घोल में सिल्वर क्लोराइड का एक सस्पेंशन टेस्ट ट्यूब में डाला जाता है, जिसके बाद उसमें एक सिल्वर वायर डुबोया जाता है - इस तरह सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड प्राप्त होता है।

ग्लास इलेक्ट्रोड को परीक्षण माध्यम में उतारा जाता है, विद्युत सर्किट को एक अतिरिक्त संदर्भ इलेक्ट्रोड (पोटेशियम क्लोराइड समाधान में पारा-कैलोमेल पेस्ट) (इलेक्ट्रोलाइटिक स्विच के माध्यम से या सीधे) रखकर बंद कर दिया जाता है। पोटेशियम क्लोराइड सेल के पारा-कैलोमेल भाग और परीक्षण माध्यम के बीच संपर्क बनाता है। यह अतिरिक्त इलेक्ट्रोड आमतौर पर कांच के मामले में रखा जाता है जो एच + आयनों के लिए अभेद्य होता है।

परीक्षण समाधान के साथ संदर्भ इलेक्ट्रोड में पोटेशियम क्लोराइड समाधान का प्रवाहकीय संपर्क एक कांच के मामले में पतले धागे या केशिका के कारण बनता है। इस तरह, एक गैल्वेनिक सेल एक संदर्भ इलेक्ट्रोड और एक सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड से प्राप्त होता है, और सेल के इलेक्ट्रोलाइट भाग में एक प्रवाहकीय ग्लास फिल्म और परीक्षण वातावरण शामिल है।

इलेक्ट्रोड सिस्टम का EMF एक मिलीवोल्टमीटर से मापा जाता है, इसके पैमाने को pH में स्नातक किया जाता है।सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रॉनों को मापा ईएमएफ की कार्रवाई के तहत संदर्भ इलेक्ट्रोड में स्थानांतरित किया जाता है, जो हमेशा ग्लास इलेक्ट्रोड के अंदर से समान संख्या में प्रोटॉन के स्थानांतरण के साथ होता है।

यदि इस मामले में हम ग्लास इलेक्ट्रोड के स्थिरांक में सकारात्मक हाइड्रोजन आयनों H + की सांद्रता लेते हैं, तो EMF H + की गतिविधि का एक कार्य होगा, अर्थात अध्ययन के तहत माध्यम के pH का एक कार्य।

पीएच मीटर के आधुनिक मॉडल माइक्रोप्रोसेसरों के लिए काम करते हैं जो तापमान क्षतिपूर्ति करते हैं और कई संबंधित कार्यों को हल करते हैं। उपकरण जितना जटिल होगा, उतने ही अधिक कार्य हल कर सकता है। उपकरणों की सटीकता श्रेणी मॉडल द्वारा भिन्न होती है, और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त पीएच मीटर का चयन किया जा सकता है।

पॉकेट घरेलू पीएच मीटर हैं, पेशेवर प्रयोगशाला, पोर्टेबल और औद्योगिक स्थिर हैं। कुछ पीएच मीटर माध्यम में आयनों की सांद्रता, नाइट्रेट्स की सामग्री आदि को मापते हैं, परिणामों को संग्रहीत करने के लिए एक अंतर्निहित मेमोरी होती है, कंप्यूटर के साथ संवाद करने की क्षमता और फीडबैक लूप के माध्यम से मापदंडों को समायोजित करने का कार्य होता है।