تبلیغات
کشاورزی نوین و پایدار - pH و pH متر و الکترود
 
کشاورزی نوین و پایدار
یکشنبه 1392/12/18 :: نویسنده : امیرصالح بغدادی

اندازه گیری PH یكی از متداولترین تكنیكهای تجزیه است كه برای تعیین قدرت اسیدی یا بازی یك نمونه مورد استفاده قرار می گیرد. این كمییت با استفاده از معرف های رنگی اسید و باز (به صورت كاغذ یا محلول با مقیاس رنگی ) وبه روش الكترونیكی می تواند انجام گیرد. اندازه گیری PH به روش الكترونیكی به كمك یك الكترود انجام می گیرد.الكترود یك سنسور الكترو شیمیائی است كه شامل یك الكترود شناساگر و یك الكترود مرجع ا ست. ولتاژ غشا مطابق PH محلول نمونه تغییر می كند الكترودهای معمولی كه امروزه به كار برده می شوند. طوری ساخته می شوند كه ولتاژ غشاء انها در 7=PH صفر میلی ولت است.

تاریخچه:

تاریخچه اندازه گیری مقدار اسیدی مایعات بصورت الکتریکی در سال 1906 آغاز شد زمانیکه ماکس کرمر (Max Cremer) در مطالعات خود بر روی واسط های مایع (بر هم کنش بین مایعات و جامدات) دریافت که واسط بین مایعات می تواند با پف کردن یک حباب کوچک شیشه ای و قرار دادن یک مایع داخل آن و دیگری در بیرون مورد مطالعه قرار گیرد. به این روش ولتاژ الکتریکی ایجاد شد که قابل اندازه گیری بود.

این نظریه توسط فریتز هاربر Fritz Haber (کسی که پیوند بین آمونیاک و کود شیمیایی را بوجود آورد.) و زیگمن کلمسویچ Zygmunt Klemsiewicz کشف کرد که حباب شیشه ای (که او آنرا الکترود شیشه ای نامید) می تواند برای اندازه گیری فعالیت یون هیدروژن استفاده شود و اینکه تابع لگاریتم می باشد.

متخصص بیوشیمی دانمارکی سورن سورنسن Soren Sorensen مقیاس PH را در سال 1909 بوجود آورد.

بدلیل اینکه مقدار مقاومت دیواره شیشه بسیار بالا می باشد ، معمولا بین 10 تا MΩ 100، ولتاژ الکترود شیشه ای تا قبل از اختراع تیوبهای الکترونی نمی توانست دقیقا اندازه گیری شود. بعدها اختراع ترانزیستورهای اثر میدانی (FETs) و مدارات مجتمع(ICs) با جبران حرارتی، اندازه گیری دقیق ولتاژ الکترود شیشه ای را ممکن ساخت.

ولتاژ تولید شده توسط یک واحد PH مثلا از (8.00- 7.00=PH) معمولا حدود mv60 می باشد. اگر چه PH سنجهای کنونی شامل ریزپردازنده هایی هستند که امکان تصحیح دما و کالیبراسیون را دارند، هنوز هم PH سنجهای مدرن مشکل رانش(تغییرات تدریجی) را دارند و ضرورت کالیبراسیون مکرر آنها را باعث میشود.

اصلاحات انجام شده در شیمی شیشه باعث شد تا آلودگیهای ناشی از یونهای نمک و هالوژن متوقف شود. الکترود مرجع، که بطور سنتی از کلرید نقره استفاده میشد(AgCl) با الکترود جیوه سفید(HgCl2) در محلول کلرید پتاسیم(KCl) بعنوان ژل (شبیه ژلاتین) جایگزین شد. اما الکترودها عمر دائمی ندارند و زمانیکه رانش آنها از حد قابل قبول فراتر رفت یا زمان تثبیت طولانی شد باید تعویض شوند.

PH سنج چگونه کار می کند؟

زمانیکه دو فلز باهم تماس پیدا می کنند با توجه به تفاوت تحرک الکترون درآنها اختلاف ولتاژ بوجود می آید. مشابه با این وقتی که یک فلز با یک مایع اسیدی یا نمکی تماس پیدا کند پتانسیل الکتریکی بوجود می آید که منتج به اختراع باطریها شد. به همین ترتیب در تماس دو مایع با یکدیگر نیز پتانسیل الکتریکی ایجاد میشود اما برای جداسازی دو مایع از یکدیگر نیاز به یک غشاﺀ(membrane) می باشد.

یک PH سنج در اصل پتانسیل الکتروشیمی بین یک مایع معلوم در داخل الکترود شیشه ای و یک مایع مجهول در بیرون را اندازه گیری میکند. بدلیل اینکه حباب شیشه ای نازک بیشتر به یونهای کوچک و سریع الانتقال هیدروژن اجازه فعل و انفعال با شیشه را میدهد، الکترود شیشه ای پتانسیل الکتروشیمی یونهای هیدروژن یا پتانسیل هیدروژن را اندازه میگیرد. برای تکمیل مدار الکتریکی به یک الکترود مرجع نیاز می باشد.توجه داشته باشید که دستگاه فقط ولتاژ الکتریکی را می سنجد نه جریان را، با این حال برای تشکیل یک پل هدایت به الکترود شیشه ای نشتی جزئی یونها از الکترود مرجع لازم میباشد. PH سنج نباید برای مایعات عبوری با رسانایی کم استفاده شود(بنابراین اندازه گیری در داخل محفظه های کوچک ترجیح داده می شود).

PH سنج پتانسیل الکتریکی(نقشه را در جهت ساعتگرد از طرف اندازه گیر تعقیب کنید) بین کلرید جیوه در الکترود مرجع و مایع کلرید پتاسیم آن، مایع مجهول، محلول داخل الکترود شیشه ای، و پتانسیل بین این محلول و کلرید نقره را اندازه می گیرد. ولی تنها پتانسیل بین مایع مجهول و محلول داخل الکترود شیشه ای از یک نمونه به نمونه دیگری تغییر میکند. بنابراین مابقی ولتاژها بدون حضور در معادله سنجیده می شوند.

الکترود مرجع جیوه سفید شامل یک تیوب شیشه ای با یک الکترود کلرید پتاسیم(KCl) در تماس نزدیک با المان کلرید جیوه در انتهای المان KCl میباشد. این یک ترکیب شکننده است، که با یک نوک اتصال مایع از جنس سرامیک متخلخل یا ماده ای مشابه در تماس می باشد. این نوع الکترودها به سادگی با فلزات سنگین و سدیم آلوده نمی شوند.

الکترود شیشه ای شامل یک تیوب سفت شیشه ای است که یک حباب شیشه ای نازک به آن متصل می باشد.داخل آن محلول معلوم کلرید پتاسیم(KCl) بعنوان بافر 7=PH می باشد.یک الکترود نقره ای با نوک کلرید نقره اتصال با محلول داخلی را برقرار می سازد. برای کم کردن تداخل الکترونیکی، پراب با یک غلاف ورقه ای محافظت شده است، غالبا در داخل الکترود شیشه ای یافت می شود.

بسیاری از PH سنج های مدرن یک پراب ترمیستور دمایی دارند که اجازه تصحیح خودکار دما زمانیکه PH در اثر دما تغییر می کند را می دهد.

آب مهمترین و معجزه آساترین ماده روی زمین است. مولکولهای آن H-O-H به شکل یک بومرنگ با O- با تمایل به منفی و H2+ با تمایل جزئی به مثبت باردار می شوند. این بومرنگ های باردار شده به سوی همدیگر جذب شده، جزیره هایی از پیوستگی مولکولی تشکیل می دهند، بدینگونه آب در دماهایی که زندگی اوج میگیرد شکل مایع میگیرد، در حالی که باید یک گاز بسیار فرار مانند سولفید هیدروژن(H2S) میشد که تقریبا دو برابر وزن مولکولی آنرا دارا می باشد.نگهداری یک PH سنج به انواع الکترود استفاده شده بستگی دارد.توصیه های شرکت سازنده را مطالعه کنید. وقتی الکترود بطور متناوب استفاده میشود بهتر است که مرطوب نگه داشته شود، نظر به اینکه مرطوب کردن یک الکترود خشک زمان زیادی می گیرد با رانش آشکار همراه خواهد بود.

در سطح زمین، آب در شکل جامد(یخ)، مایع(آب) و شکل گاز(بخار آب یا مه) یافت میشود. در نواحی سرد هر سه حالت پیدا میشوند.

آب همچنین بدلیل دارا بودن دو حالت اسیدی با یونهای (H+) وباز(با یونهای(OH-) منحصر بفرد میباشد.و بدینگونه هر دو حالت اسیدی و بازی در یک زمان، سبب میشوند که در آب به طور طبیعی مقدار یونهای H+ با OH- مساوی باشند. بدلیل پیوستگی مولکولی قوی که آب دارد فقط تعداد کمی از مولکولهای آن به یونهای تشکیل دهنده خود یونهای هیدروژن(H+) و یونهای (OH-) تفکیک میشوند. شیمیدانها مصرند که یونهای H+ همان یونهای H3O+ یا هیدرونیوم می باشند.

با دانستن اینکه یک مول از آب 18 گرم (16+1+1) وزن دارد که معادل ml18 میشود و اینکه این مقدار شامل تعداد بسیار زیادی مولکول می باشد، فقط 0.1 میلیون(7-10) مول در یک لیتر از آب با 7=PH تفکیک(تجزیه) میشوند.

اختلاف ولتاژ بین درون و بیرون الکترود شیشه ای با اکسیدهای سیلیکون در کناره شیشه بوجود می آید.

Si.O- + H3.O+ = Si.O.H+ + H2.O

زمانی که تعادل یونی برقرار شد، اختلاف پتانسیل بین دیواره شیشه و محلول با معدله زیر داده میشود:

E=R*T/(F*ln(a)

که:

E= ولتاژ الکترون(ولت)

R= ثابت مول گازی J/mol/ºK 8.314

F= ثابت فارادی 96485.3ºC

T= دما بر حسب درجه کلوین

a= فعالیت یونهای هیدروژن(یونهای هیدرونیوم)

Ln(a)= لگاریتم طبیعی که به لگاریتم دهدهی تبدیل میشود= Log(a)*2.303

R*T/(F*ln(a)ترکیب

به ازای هر د ه برابر افزایش در یونهای هیدروژن یا یک واحد PH تقریبا(60mV)0.060V می باشد.

PH از محدوده 0 تا 14 برای فعالیت هیدرونیوم از 10 تا 14-10 mol/lit نسبت داده میشود. یک مول از آب 18 گرم وزن دارد.7=PH به اکتیوایی هیدرونیوم 7-10 mol/lit مربوط میشود. چونکه 7=(7-10)log، مقیاس PH یک علامت منفی در بیرون باقی میگذارد.

اگر چه الکترودهای شیشه ای مدرن پیشرفت های قابل توجهی داشته اند، هنوز با مواد با +H پایین مانند: هیدروکسیدهای قلیایی(NaOH و KOH) ، آب مقطر خالص، مواد حکاکی با اسید مانند فلورید، مواد جاذب مانند فلزات سنگین و پروتئین ها سازگاری ندارند.

بسیاری از PH سنج های مدرن با سنسورهای دمایی برای تصحیح خطای دمایی بصورت خودکار در داخل آنها ساخته میشوند تا نتایج همانند زمانی باشد که در دمای استاندارد Cº25 گرفته میشوند.

مقدار خروجی در 7=PH تحت تاثیر دما قرار نمی گیرد، اما خارج از آن به ازای هر یک درجه جابجایی دما 0.003 تغییر خواهیم داشت.Cº/0.003

بنابراین PH گرفته شده در دمای 5 درجه سانتیگراد (20 درجه کمتر از 25 درجه سانتیگراد) که مقدار 4.00 را نشان میدهد باید تصحیح نقصانی بصورت زیر صورت گیرد.

0.18=3.00 * 20 * 0.003

همچنین مقدار PH برابر با 10 باید به همین مقدار تصحیح افزایشی داشته باشد.

————————————————————————————

به هر حال در PH سنج های مدرن برای جلوگیری از خشک شدن الکترودشان با آب شیر یا کلرید پتاسیم شستشو داده میشوند. در صورت اندازه گیری آب دریا، PHسنج می تواند با آب دریا مرطوب نگه داشته شود. به هر حال برای زمانهای طولانی، پیشنهاد میشود تا با محلول کلرید پتاسیم در 4=PH یا با بافر کالیبراسیون اسیدی 4.01=PH مرطوب نگه داشته شود. قرار دادن PH سنجها در آب مقطر توصیه نمی شود.

توجه داشته باشید پراب PHی که در محلول اسیدی مرطوب بماند، اگر قبل از گذاشتن آن در شیشه نمونه شستشو نشود می تواند روی نتایج تاثیر بگذارد. توجه داشته باشید که یک مایع با 4=PH ، 10.000 یون هیدروژن بیشتر از یک مایع با 8=PH دارد، بنابراین یک قطره از 4=PH در شیشه نمونه ای که 400 قطره با 8=PH را اندازه میگیرد اندازه ها را بهم می زند. همچنین به یاد داشته باشیدمحلولهای کالیبراسیون از بافرهای شیمیایی تشکیل می شوند که سعی میشود مقدار PH آنها ثابت نگه داشته میشود، بنابراین آلودگی شیشه نمونه با یک بافر واقعا خطرناک میباشد.

مقیاس PH

زمانی که مقادیر PH با مواد معلوم مقایسه شود، بیشتر قابل فهم میشود. توجه داشته باشید که مقیاس PH لگاریتمی بوده و هر مقدار بعدی 10 برابر کمتر یونهای هیدروژن دارد. 0=PH بیشترین مقدار را دارا بوده و بالاترین میزان اسید را دارد.

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

اگر الکترود pH را به مدت طولانی در آب مقطر قرار دهید بخاطر اینکه الکترود حاوی KCl است و آب مقطر فاقد آن، به تدریج KCl موجود در الکترود وارد آب مقطر میگردد و بالطبع باعث ایجاد اختلال در کار الکترود میشود.

تمیز کردن غشای شیشه ای الکترود pH :

اکثرا برای کالیبره کردن الکترود از بافرهای استاندارد با pH های 4 و 7 استفاده میشود. اگر الکترود، pH این 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 0.1 M اسید کلریدریک به مدت 15 ثانیه قرار دهید وبعد با آب مقطر شستشو دهید. سپس آنرا در محلول 0.1 M سود 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 دوباره pH بافرها 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 با pH= 4 قرار دهید. سپس عملکرد الکترود را بیازمایید اگر مشکل برطرف نشده باشد احتمالا باید الکترود را عوض کنید.





نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
سه شنبه 1397/09/13 06:36 ب.ظ

Kudos. Excellent stuff!
generic cialis at walmart how much does a cialis cost low cost cialis 20mg cialis tablets cialis coupons printable cialis generico cialis farmacias guadalajara cialis generique 5 mg cialis 5mg billiger usa cialis online
دوشنبه 1397/09/12 07:07 ق.ظ

Good posts. Appreciate it.
generic cialis pro purchasing cialis on the internet cialis per paypa tesco price cialis tadalafil generic generic cialis in vietnam cialis arginine interactio can i take cialis and ecstasy cialis generico in farmacia cialis 5mg prix
یکشنبه 1397/09/11 07:02 ب.ظ

Really a good deal of amazing tips.
order a sample of cialis tadalafilo cialis cuantos mg hay cialis prezzo in linea basso cialis 20mg prix en pharmacie cialis prezzo di mercato buying cialis overnight cialis coupons printable cialis prices in england generic low dose cialis
یکشنبه 1397/09/11 06:37 ق.ظ

Nicely expressed really! !
enter site natural cialis generic cialis 20mg uk i recommend cialis generico cialis canada cialis kaufen cialis canada on line cialis australia org cialis daily new zealand we use it 50 mg cialis dose tarif cialis france
شنبه 1397/09/10 06:15 ق.ظ

You actually stated it well!
are there generic cialis cialis italia gratis cialis lowest price tadalafil tablets link for you cialis price cialis efficacit tadalafil generic india cialis 100mg cost import cialis pastillas cialis y alcoho
پنجشنبه 1397/09/8 07:58 ب.ظ

Cheers. I enjoy it!
cialis canadian drugs safe dosage for cialis cialis 5 mg funziona generic cialis with dapoxetine cialis tablets cialis online fast cialis online cialis generic how does cialis work cialis italia gratis
پنجشنبه 1397/09/8 08:16 ق.ظ

Great content, With thanks!
only now cialis for sale in us we use it cialis online store viagra vs cialis vs levitra we like it cialis price cialis professional from usa we choice cialis pfizer india overnight cialis tadalafil generico cialis mexico cialis tadalafil buy cialis
چهارشنبه 1397/09/7 07:24 ب.ظ

Great stuff. Thanks a lot!
cialis generika online prescriptions cialis cost of cialis per pill cialis pills in singapore cialis australia org we like it cialis soft gel venta de cialis canada cialis official site cialis bula cialis generika in deutschland kaufen
چهارشنبه 1397/09/7 07:41 ق.ظ

Seriously plenty of helpful data.
cialis price thailand generic cialis at walmart cialis flussig cialis for bph cialis y deporte buy cheap cialis in uk cialis venta a domicilio cialis e hiv cialis baratos compran uk cialis 100 mg 30 tablet
چهارشنبه 1397/07/11 05:54 ق.ظ

Many thanks, I appreciate it!
cialis 5mg cialis baratos compran uk cialis generique cialis 5 mg generic cialis pro cialis tablets australia cialis super acti generic cialis pill online price cialis best cialis 20mg preis cf
دوشنبه 1397/07/9 04:44 ق.ظ

Whoa loads of superb advice!
the best choice cialis woman cialis 10mg prix pharmaci cialis canadian drugs tadalafil 10 mg viagra cialis levitra comprar cialis 10 espa241a cialis rckenschmerzen pastillas cialis y alcoho pastillas cialis y alcoho can i take cialis and ecstasy
یکشنبه 1397/07/1 06:42 ق.ظ

Regards, Quite a lot of material.

canadian pharcharmy online is trust pharmacy in canada legitimate canadian discount pharmacies in ocala fl online canadian discount pharmacies best canadian mail order pharmacies legitimate canadian mail order pharmacies canadian online pharmacies legitimate northwest pharmacies canadian pharmacy no prescription pharmacy near me
چهارشنبه 1397/06/28 03:25 ق.ظ

Excellent knowledge. Many thanks.
cialis kaufen wo cialis coupons il cialis quanto costa tadalafil 20mg recommended site cialis kanada buy cialis online nz click here to buy cialis side effects of cialis cialis uk cialis generico milano
پنجشنبه 1397/06/15 07:16 ب.ظ

Nicely put. Thank you!
look here cialis cheap canada cialis for sale cialis 20mg preis cf calis preis cialis 20mg schweiz cialis billig bulk cialis cialis tablets for sale cialis lowest price cialis ahumada
سه شنبه 1397/06/13 01:54 ب.ظ

Many thanks, A good amount of information!

buy prescription viagra where can i get sildenafil can you buy viagra at the store uk buy viagra buy generic viagra usa uk online viagra buy generic viagra cheap viagra alternatives buy viagra pills online uk want to buy viagra
دوشنبه 1397/06/12 11:22 ق.ظ

Seriously lots of great knowledge.
cialis cuantos mg hay cialis from canada look here cialis order on line side effects of cialis enter site natural cialis we use it 50 mg cialis dose viagra vs cialis vs levitra weblink price cialis cialis in sconto we use it 50 mg cialis dose
دوشنبه 1397/05/22 11:12 ب.ظ

Amazing a lot of awesome facts.
we use it cialis online store cialis generico online cialis 5mg cuanto cuesta cialis yaho free generic cialis cialis diario compra generic cialis pro cialis generisches kanada tadalafil 5mg look here cialis cheap canada
دوشنبه 1397/03/7 11:41 ق.ظ

Very good write ups. Thanks!
we use it cialis online store if a woman takes a mans cialis cialis coupons when will generic cialis be available cialis from canada cost of cialis per pill only here cialis pills cialis 20 mg cost cialis 5 mg cialis 100mg suppliers
چهارشنبه 1397/02/5 08:04 ق.ظ

Great content. Cheers.
where can i buy viagra safely online tadalafil safest place to buy viagra get a viagra prescription buy viagra super active buy viagra without a prescription viagra online rx viagra prescription can you purchase viagra online viagra uk prescription
شنبه 1397/01/18 05:25 ب.ظ

Regards, Good stuff.
safe site to buy cialis online cialis generico postepay click now buy cialis brand buy name brand cialis on line canadian cialis cialis 5 mg scheda tecnica we choice cialis pfizer india 200 cialis coupon cialis dosage amounts cialis vs viagra
یکشنبه 1396/05/15 11:26 ب.ظ
excellent issues altogether, you simply gained a brand new reader.

What could you suggest in regards to your put up that you
just made a few days in the past? Any sure?
یکشنبه 1396/04/18 08:35 ق.ظ
Sweet blog! I found it while browsing on Yahoo News.
Do you have any suggestions on how to get listed in Yahoo
News? I've been trying for a while but I never seem to get there!
Thank you
پنجشنبه 1396/04/15 07:31 ق.ظ
First of all I want to say excellent blog! I had a quick question that I'd like to ask if
you don't mind. I was curious to find out how you center yourself and clear your head prior to writing.
I have had a tough time clearing my mind in getting my ideas out there.
I do enjoy writing but it just seems like the first 10 to 15 minutes are
usually lost just trying to figure out how to begin. Any suggestions or tips?
Appreciate it!
پنجشنبه 1396/02/28 08:29 ب.ظ
What's up i am kavin, its my first time to commenting anyplace, when i read this piece of writing i thought i could also create
comment due to this brilliant paragraph.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :