pH માપન, ઉપકરણ અને pH મીટરના પ્રકારોનો સિદ્ધાંત
વિવિધ માધ્યમોના pH સ્તર (બીજા શબ્દોમાં, એસિડિટી સ્તર) ઝડપથી નક્કી કરવા માટે, pH મીટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઔદ્યોગિક અથવા પીવાનું પાણી, એસિડ, મીઠું અથવા આલ્કલીનું દ્રાવણ, લોહી, પેશાબ અને શરીરના અન્ય પ્રવાહી, ફળો, શાકભાજી અને અન્ય ખાદ્ય પદાર્થો, તબીબી દવાઓ વગેરે. - સૈદ્ધાંતિક રીતે, દરેક વસ્તુ ઓપરેશનલ સંશોધન પીએચ મૂલ્યનો હેતુ બની શકે છે.
PH માપવા એ આવશ્યકપણે માધ્યમમાં હાઇડ્રોજન આયનોની પ્રવૃત્તિનું માપન છે. અને તે પણ હોદ્દો pH પોતે લેટિન "પોન્ડસ હાઇડ્રોજેની" માંથી "હાઇડ્રોજનનું વજન" તરીકે શાબ્દિક રીતે અનુવાદિત થાય છે.
આજે, pH મીટરનો ઉપયોગ માઇક્રોબાયોલોજી અને મેડિસિન, વોટર ટ્રીટમેન્ટ અને એગ્રોકેમિસ્ટ્રીમાં, માટી વિજ્ઞાનમાં, હાઇડ્રોપોનિક્સમાં, લેબોરેટરી અને ફિલ્ડ રિસર્ચમાં, રાસાયણિક અને ખાદ્ય ઉદ્યોગોમાં, એક્વેરિસ્ટિક્સમાં અને અન્ય ઘણી જગ્યાએ થાય છે.
આધુનિક pH મીટર તમને pH મૂલ્યને સચોટ અને ઝડપથી નિર્ધારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.જો pH 7 હોય, તો માધ્યમ તટસ્થ હોય છે, જેમ કે નિસ્યંદિત પાણી, જેમાં હકારાત્મક હાઇડ્રોજન આયનો H + અને નકારાત્મક હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો OH- સમાન રીતે વિભાજિત થાય છે. જો એસિડિટી 7 થી વધુ હોય, તો માધ્યમ આલ્કલાઇન છે. જો pH 7 કરતા ઓછું હોય, તો માધ્યમ એસિડિક હોય છે.
અને તેમ છતાં રસાયણશાસ્ત્રીઓ હંમેશા શાસ્ત્રીય પદ્ધતિ દ્વારા માધ્યમની એસિડિટીને નિર્ધારિત કરવામાં સક્ષમ છે, સૂચકોનો ઉપયોગ કરીને, ઉદાહરણ તરીકે, ફેનોલ્ફથાલિન, તેમ છતાં, કેટલીક પ્રક્રિયાઓમાં આ સૂચકની ચોક્કસ માત્રા નક્કી કરવી જરૂરી છે, અને કેટલીકવાર તે સતત નિરીક્ષણ કરવું જરૂરી છે. તેને સુધારવાની વ્યવસ્થા કરવા માટે. આ માટે pH મીટરની શોધ કરવામાં આવી હતી.
pH મીટર વાસ્તવમાં ઈલેક્ટ્રોનિક મિલીવોલ્ટમીટર છે કારણ કે તે ઈલેક્ટ્રોડ્સની જોડીની ઈલેક્ટ્રોકેમિકલ સિસ્ટમમાં સંભવિત તફાવતને માપે છે અને પરીક્ષણ માધ્યમ કે જેમાં તેઓ મૂકવામાં આવ્યા છે. તે સાચું છે કે ઉપકરણનો સ્કેલ અહીં મિલીવોલ્ટ્સમાં નહીં, પરંતુ પીએચમાં ગ્રેજ્યુએટ થયેલ છે, કારણ કે માપેલ ઇએમએફ પીએચના પ્રમાણસર હોવાનું બહાર આવ્યું છે.
બે ઇલેક્ટ્રોડ: એક ગ્લાસ સૂચક (ઓક્સિડાઇઝર્સ બોરોસિલિકેટ ગ્લાસથી ડરતા નથી) અને સિલ્વર ક્લોરાઇડ - એક વધારાનો સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ. ગ્લાસ ઇલેક્ટ્રોડમાં દસ મેગોહમનો ખૂબ જ ઊંચો પ્રતિકાર હોય છે, અને આ માત્ર મૂળભૂત આવશ્યકતા છે — ચકાસણી પ્રતિકાર 0.1 GΩ કરતા ઓછો ન હોવો જોઈએ. pH મીટરને જાણીતા pH ના બફર સોલ્યુશનનો ઉપયોગ કરીને માપાંકિત કરવામાં આવે છે.
એ હકીકતને કારણે કે EMF મૂલ્ય તાપમાનથી પ્રભાવિત થાય છે, આવા દરેક માપન ઉપકરણમાં + 25 ° સે સિવાયના તાપમાને માપન માટે તાપમાન વળતર હોય છે.પરંતુ ખૂબ જ ઉચ્ચ ચોકસાઈ પ્રાપ્ત કરવા માટે, + 25 ° સે તાપમાને સચોટ માપન કરવું જરૂરી છે, તેથી જ ઘણા પીએચ મીટર બિલ્ટ-ઇન થર્મોમીટરથી સજ્જ છે, જેથી તમે તરત જ માધ્યમના તાપમાનને અનુસરી શકો. સંશોધન પ્રક્રિયા.
સૂચક ગ્લાસ ઇલેક્ટ્રોડ એક ટ્યુબના રૂપમાં છેડે પાતળા-દિવાલોવાળા બોલ સાથે, ખાસ ઇલેક્ટ્રિકલી વાહક બોરોસિલિકેટ કાચથી બનેલું છે, તે આવશ્યકપણે ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ સાથે જોડાયેલ છે. આવા કાચની અંદર સકારાત્મક H + આયનોની હિલચાલ તેનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે (કાચની અંદરના કેશન સિલિકિક એસિડના પોલિઆનિયનની તુલનામાં આગળ વધે છે). હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના સોલ્યુશનમાં સિલ્વર ક્લોરાઇડનું સસ્પેન્શન ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રેડવામાં આવે છે, ત્યારબાદ તેમાં સિલ્વર વાયર નાખવામાં આવે છે - આ રીતે સિલ્વર ક્લોરાઇડ ઇલેક્ટ્રોડ મેળવવામાં આવે છે.
ગ્લાસ ઇલેક્ટ્રોડને પરીક્ષણ માધ્યમમાં નીચે કરવામાં આવે છે, તેમાં વધારાના સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ (પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ સોલ્યુશનમાં પારો-કેલોમેલ પેસ્ટ) મૂકીને વિદ્યુત સર્કિટ બંધ થાય છે (ઇલેક્ટ્રોલિટીક સ્વીચ દ્વારા અથવા સીધા). પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ કોષના પારો-કેલોમેલ ભાગ અને પરીક્ષણ માધ્યમ વચ્ચે સંપર્ક બનાવે છે. આ વધારાના ઇલેક્ટ્રોડને સામાન્ય રીતે ગ્લાસ કેસમાં મૂકવામાં આવે છે જે H + આયન માટે અભેદ્ય હોય છે.
ટેસ્ટ સોલ્યુશન સાથે સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડમાં પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ દ્રાવણનો વાહક સંપર્ક કાચના કેસમાં પાતળા થ્રેડ અથવા રુધિરકેશિકાને કારણે રચાય છે. આ રીતે, સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ અને સિલ્વર ક્લોરાઇડ ઇલેક્ટ્રોડમાંથી ગેલ્વેનિક સેલ મેળવવામાં આવે છે, અને કોષના ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ભાગમાં વાહક કાચની ફિલ્મ અને પરીક્ષણ વાતાવરણનો સમાવેશ થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમનું EMF મિલિવોલ્ટમીટર સાથે માપવામાં આવે છે, તેનું સ્કેલ pH માં સ્નાતક થયેલ છે.સિલ્વર ક્લોરાઇડ ઇલેક્ટ્રોડમાંથી ઇલેક્ટ્રોન માપેલા EMF ની ક્રિયા હેઠળ સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, જે હંમેશા ગ્લાસ ઇલેક્ટ્રોડની અંદરથી માધ્યમમાં સમાન સંખ્યામાં પ્રોટોનના સ્થાનાંતરણ સાથે હોય છે.
જો આ કિસ્સામાં આપણે ગ્લાસ ઇલેક્ટ્રોડના સ્થિરાંકમાં હકારાત્મક હાઇડ્રોજન આયન H + ની સાંદ્રતા લઈએ, તો EMF એ H + ની પ્રવૃત્તિનું કાર્ય હશે, એટલે કે, અભ્યાસ હેઠળના માધ્યમના pH નું કાર્ય.
પીએચ મીટરના આધુનિક મોડેલો માઇક્રોપ્રોસેસર્સને આભારી છે જે તાપમાન વળતર કરે છે અને ઘણા સંબંધિત કાર્યોને હલ કરે છે. ઉપકરણ જેટલું જટિલ છે, તે વધુ કાર્યોને હલ કરી શકે છે. સાધનોનો ચોકસાઈ વર્ગ મોડેલ પ્રમાણે બદલાય છે, અને વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય pH મીટર પસંદ કરી શકાય છે.
ત્યાં પોકેટ ઘરગથ્થુ pH મીટર છે, વ્યાવસાયિક પ્રયોગશાળાઓ છે, પોર્ટેબલ અને ઔદ્યોગિક સ્થિર છે. કેટલાક pH મીટર માધ્યમમાં આયનોની સાંદ્રતા, નાઈટ્રેટ્સ વગેરેની સામગ્રીને માપે છે, પરિણામોને સંગ્રહિત કરવા માટે બિલ્ટ-ઇન મેમરી, કમ્પ્યુટર સાથે વાતચીત કરવાની ક્ષમતા અને ફીડબેક લૂપ દ્વારા પરિમાણોને સમાયોજિત કરવાનું કાર્ય છે.