در علوم آزمایشگاهی، ابزارهای مختلفی وجود دارند که متخصصین برای پیشبرد تحقیقات خود از آن‌ها استفاده می‌کنند. یکی از این ابزارها، دستگاه پی اچ (ph)متر است که در آزمایشگاه‌ها برای اندازه‌گیری فعالیت‌های هیدروژنی و یونی در محلول‌های مختلف به کار می‌رود. این دستگاه به شما این امکان را می‌دهد که بتوانید اسیدی یا قلیایی بودن یک محلول را تعیین کنید. در صورتی که بخواهید تشخیص دهید که یک محلول اسیدی است یا خاصیت قلیایی دارد، دستگاه PH متر گزینه مناسبی برای این کار می‌باشد.
دستگاه PH متر چیست؟
به صورت کلی مقیاس PH از 0 تا 14 تعریف شده است و هر عدد در این مقیاس نشان‌دهنده مقدار یون‌های هیدروژن موجود در محلول است. هنگامی که پی اچ (ph)متر به شما عددی نشان می‌دهد، این عدد نشان‌دهنده میزان اسیدی یا بازی بودن محلول مورد نظر است. برای تعیین دقیق مقدار PH یک محلول، باید رابطه بین یون‌های هیدروژن و یون‌های هیدروکسیل را در نظر بگیرید.
اگر مقدار یون هیدروژن بیشتر از یون هیدروکسیل باشد، محلول اسیدی است و مقدار PH آن کمتر از 7 خواهد بود. برعکس، اگر یون هیدروکسیل بیشتر از یون هیدروژن باشد، محلول قلیایی است و عدد PH آن بیشتر از 7 خواهد بود. تنها استثنا زمانی است که مقدار یون هیدروژن و یون هیدروکسیل برابر باشند که در این صورت محلول خنثی است و مقدار PH آن برابر با 7 خواهد بود. باید توجه داشته باشید که محلول‌های اسیدی حاوی یون‌های هیدروژن آزاد و محلول‌های قلیایی حاوی یون‌های هیدروکسیل آزاد هستند. درصد این یون‌ها در محلول ثابت است مگر در شرایط خاص.
کاربردهای دستگاه PH متر
دستگاه PH متر در بسیاری از زمینه‌ها کاربرد دارد و به‌ویژه در صنایع غذایی، دارویی، کشاورزی، دامپروری، تصفیه‌خانه‌ها، و آزمایشگاه‌های صنعتی و پزشکی استفاده می‌شود. این دستگاه به متخصصان کمک می‌کند تا اسیدی یا بازی بودن محلول‌ها و مواد مختلف را شناسایی کنند.
PH متر قادر است میزان یون‌های آزاد شده و غیر یونیزه در محیط‌های آبی را اندازه‌گیری کند. برای اندازه‌گیری PH مایعات، دو روش رایج وجود دارد. روش اول استفاده از پی اچ (ph)متر الکتریکی است که با کمک الکترود، پتانسیل الکتریکی بین دو الکترود را اندازه‌گیری می‌کند و مقدار یون هیدروژن را به‌دست می‌آورد که همان مقدار PH است.
به صورت کلی، دستگاه PH متر برای تعیین اسیدی یا بازی بودن مواد و محلول‌ها به‌کار می‌رود. این دستگاه از دو بخش اصلی تشکیل شده است: میله کاوشگر و بخش اندازه‌گیر. میله کاوشگر، PH محلول را به سیگنال الکترونیکی تبدیل کرده و مقدار آن را اندازه‌گیری می‌کند. این بخش در اکثر محلول‌ها کاربرد دارد.
بخش اندازه‌گیر برای کارهای پزشکی مانند اندازه‌گیری PH خون به‌کار می‌رود. دستگاه PH متر معمولاً در یک بازه 0 تا 14 اندازه‌گیری می‌کند که عدد 7 نشان‌دهنده حالت خنثی است.
انواع دستگاه‌های PH متر
دستگاه‌های PH متر به سه نوع تقسیم می‌شوند:
PH متر قلمی: این نوع دستگاه سبک، کوچک و ارزان است اما دقت کمتری دارد. معمولاً برای استفاده‌های ساده و غیرحرفه‌ای مناسب است.
PH متر پرتابل: این دستگاه اندازه بزرگتری دارد، قیمت آن بالاتر است و برای استفاده‌های دقیق‌تر در آزمایشگاه‌ها مناسب می‌باشد.
پی اچ (ph)متر رومیزی: این مدل دقت بسیار بالایی دارد و بیشتر برای کاربردهای حرفه‌ای و آزمایشگاهی استفاده می‌شود. این دستگاه معمولاً ثابت است و نمی‌توان آن را جابجا کرد.
پی اچ متر رومیزی (آزمایشگاهی)
پی اچ (ph)متر رومیزی یکی از دقیق‌ترین انواع دستگاه‌های پی اچ متر است که بیشتر در آزمایشگاه‌ها برای اندازه‌گیری میزان اسیدی یا بازی بودن محلول‌ها استفاده می‌شود. این دستگاه به دلیل دقت بالایی که دارد، معمولاً در موارد حساس و آزمایش‌های دقیق به‌کار می‌رود. پی اچ متر رومیزی نمی‌تواند جابجا شود و باید در مکان ثابت قرار بگیرد. این مدل‌ها بعضاً قابلیت اندازه‌گیری سایر پارامترهای شیمیایی علاوه بر pH را نیز دارند و در انواع مختلف صنایع نظیر صنایع غذایی، دارویی، کشاورزی و دامپروری کاربرد دارند.
روش استفاده از پی اچ متر رومیزی
برای استفاده از پی اچ متر رومیزی، ابتدا الکترود دستگاه را در نمونه‌ای که قصد اندازه‌گیری pH آن را دارید قرار می‌دهید. سپس باید چند ثانیه صبر کنید تا تأثیر دما روی اندازه‌گیری لحاظ شود. برای کاهش خطا و افزایش دقت، بهتر است الکترود را به آرامی در محلول حرکت دهید. پس از چند لحظه، مقدار pH به‌طور دقیق روی صفحه نمایش دستگاه نشان داده می‌شود. برای حفظ عملکرد درست الکترود، بهتر است آن را در محلول KCL نگهداری کنید تا از آسیب دیدن آن جلوگیری شود.
روش کار با دستگاه pH متر و اندازه‌گیری pH مواد
برای اندازه‌گیری pH مواد مختلف، ابتدا می‌توان از نشانگرهای pH استفاده کرد که با تغییر سطح pH رنگ آن‌ها تغییر می‌کند. این روش اگرچه ساده است، اما دقت آن محدود است و در نمونه‌های تیره یا رنگی ممکن است مشکلاتی در تفسیر نتایج پیش آید. الکترود دستگاه پی اچ متر درون مایع قرار می‌گیرد و میزان pH را با توجه به غلظت یون‌های هیدروژن [H+] و یون‌های هیدروکسیل [OH-] موجود در محلول اندازه‌گیری می‌کند.
در محلول‌های اسیدی، تعداد یون‌های هیدروژن بیشتر از یون‌های هیدروکسیل است و pH آن‌ها بین 0 تا 7 قرار می‌گیرد. در محلول‌های قلیایی، تعداد یون‌های هیدروکسیل بیشتر است و pH آن‌ها بین 7 تا 14 خواهد بود. اگر تعداد این یون‌ها برابر باشد، محلول خنثی است و مقدار pH آن 7 خواهد بود.
الکترودهای دستگاه pH متر
الکترودهای pH متر انواع مختلفی دارند که به‌طور عمده از فلزاتی ساخته می‌شوند که با الکترولیت در تماس هستند و واکنش‌های شیمیایی در سطح الکترود صورت می‌گیرد. این الکترودها معمولاً از موادی مانند شیشه، پلی‌اتیلن، پلی وینیلیدین فلورید و استیل ساخته می‌شوند. برای عملکرد دقیق، الکترودها باید مرطوب باشند و شیشه آن‌ها باید هیدراته شود تا دقت اندازه‌گیری افزایش یابد.
جبران‌سازی دما
چند مدل از دستگاه‌های پی اچ متر دارای قابلیت جبران‌سازی دما هستند. این ویژگی برای افزایش دقت اندازه‌گیری بسیار مفید است، زیرا تغییرات دما می‌تواند تأثیر زیادی روی اندازه‌گیری pH داشته باشد. در دستگاه‌های مجهز به جبران‌سازی دما، این کار به‌طور اتوماتیک یا دستی انجام می‌شود. در روش دستی، دما باید جداگانه اندازه‌گیری شود و سپس دستگاه پی اچ متر به‌طور دستی تنظیم می‌شود. در روش اتوماتیک، دما توسط کاوشگر دستگاه اندازه‌گیری شده و به‌طور خودکار pH تنظیم می‌شود.
محلول‌های بافر pH متر
محلول‌های بافر pH متر به محلول‌هایی گفته می‌شود که مقدار pH ثابت دارند و می‌توانند در برابر تغییرات pH مقاومت کنند. این محلول‌ها برای کالیبراسیون دستگاه پی اچ متر یا اسید سنج استفاده می‌شوند. عملیات کالیبراسیون باید به‌طور دوره‌ای انجام شود تا دقت دستگاه حفظ گردد. محلول‌های بافر می‌توانند به‌صورت مایع یا پودر خشک در دسترس باشند و معمولاً دستگاه باید با مقادیر مختلف pH کالیبره شود.
اسید سنج مایعات
برای اندازه‌گیری میزان اسیدی یا قلیایی بودن مایعات در آزمایشگاه‌ها و کنترل کیفیت، از دستگاه‌های اسید سنج استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها می‌توانند میزان pH مایعات را اندازه‌گیری کنند و نشان دهند که آیا مایع اسیدی، قلیایی یا خنثی است. برخی از دستگاه‌های اسید سنج قادر به اندازه‌گیری pH در رنج‌های وسیع‌تری مانند 2- تا 16 نیز هستند که برای مایعات بدون آب (پایه الکل) کاربرد دارند.
اسید سنج جامدات
در صنایع غذایی، کشاورزی و فرآوری محصولات، از اسید سنج‌های جامد برای اندازه‌گیری pH مواد جامد مانند سوسیس، کالباس، محصولات لبنی و خاک استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها به‌ویژه در اندازه‌گیری pH خاک‌های گلخانه‌ها اهمیت دارند.
اسید سنج خاک
باغداران و کشاورزان از اسید سنج خاک برای اندازه‌گیری pH خاک‌ها استفاده می‌کنند تا از آسیب به گیاهان بر اثر اسیدی یا قلیایی بودن خاک جلوگیری کنند. اندازه‌گیری منظم pH خاک باعث کنترل بهتر میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی و کاهش آسیب به گیاهان می‌شود. خاک‌هایی که pH آن‌ها برابر 7 است خنثی بوده و خاک‌های با pH کمتر از 7 اسیدی و خاک‌های با pH بیشتر از 7 قلیایی محسوب می‌شوند.
نحوه استفاده از اسید سنج
برای استفاده از دستگاه پی اچ متر یا اسید سنج، ابتدا الکترود اندازه‌گیری را در محلول مورد نظر قرار داده و دکمه اندازه‌گیری را فشار دهید. باید 1 تا 2 دقیقه صبر کنید تا الکترود به‌طور کامل در محلول قرار گیرد. پس از این مدت، میزان pH روی صفحه نمایش دستگاه نمایش داده می‌شود. پس از اتمام اندازه‌گیری، الکترود را با آب مقطر شسته و با پارچه‌ای نرم خشک کنید تا از آسیب به آن جلوگیری شود.
مراحل کلی کالیبراسیون پی اچ متر
کالیبراسیون پی اچ (ph)متر یکی از مراحل ضروری برای دستیابی به نتایج دقیق است. این فرآیند باید قبل از هر اندازه‌گیری انجام شود تا از صحت اندازه‌گیری اطمینان حاصل شود. معمولاً این کالیبراسیون تنها یک بار در روز انجام می‌شود، زیرا پتانسیل‌های الکترواستاتیکی الکترود شیشه‌ای در طول زمان تغییر می‌کنند. برای کالیبراسیون صحیح پی اچ متر، مراحل زیر باید دنبال شود:
انتخاب حالت اندازه‌گیری مناسب: ابتدا حالت اندازه‌گیری صحیح را در پی اچ متر انتخاب کنید.
شستشوی الکترودها: الکترود را با آب مقطر به دقت بشویید. از استفاده از کاغذ برای خشک کردن الکترودها خودداری کنید، زیرا این کار باعث ایجاد بار الکترواستاتیکی روی الکترود می‌شود.
دمای نمونه‌ها و استانداردها: اطمینان حاصل کنید که تمامی نمونه‌ها و محلول‌های استاندارد به دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد رسیده باشند.
قرار دادن الکترود در محلول بافر pH=7: الکترود را در محلول بافر pH=7 قرار دهید. سپس با استفاده از دکمه‌های ZERO OFFSET یا STANDARDIZED یا SET، میزان pH را دقیقاً روی 7 تنظیم کنید. این مرحله مناسب کالیبراسیون یک نقطه‌ای است. بعد از انجام این مرحله، الکترودها را با آب مقطر شستشو دهید.
استفاده از محلول بافر دوم (pH=4 یا pH=10): الکترودها را در محلول بافر دوم قرار دهید. توجه داشته باشید که باید نقطه انتهایی الکترود در محلول غوطه‌ور باشد. برای همگن کردن محلول، الکترودها را در بافر به آرامی تکان دهید.
شروع کالیبراسیون: با فشار دادن دکمه CALL/MEAS، دستگاه وارد وضعیت کالیبراسیون می‌شود.
مشاهده نتایج اندازه‌گیری: در ابتدا، نمایشگر عدد اندازه‌گیری شده را نشان می‌دهد، اما عدد دقیق مربوط به محلول بافر استاندارد pH توسط نمایشگر کوچکتر نمایش داده می‌شود.
ثبات نتایج: منتظر بمانید تا مقادیر اندازه‌گیری شده ثابت شوند.
تأیید کالیبراسیون: پس از ثابت شدن مقادیر، دکمه HOLD/ENTER را فشار دهید تا کالیبراسیون تایید شود.
شستشوی نهایی: در نهایت، الکترودها را با آب مقطر شسته و دوباره در محلول بافر قرار دهید.
اگر قصد انجام کالیبراسیون دو نقطه‌ای را دارید، بعد از مرحله چهارم، مرحله پنجم را نیز انجام دهید.
چرا اندازه‌گیری pH در فرآیند آب شیرین کن اهمیت دارد؟
اندازه‌گیری pH در واقع به سنجش میزان نسبی یون‌های هیدروژن و هیدروکسیل آزاد در آب پرداخته می‌شود. آبی که یون هیدروژن آزاد بیشتری داشته باشد، اسیدی است، در حالی که آبی که یون هیدروکسیل بیشتری دارد، بازی است. از آنجا که میزان pH تحت تأثیر مواد شیمیایی موجود در آب قرار می‌گیرد، این پارامتر اهمیت ویژه‌ای در شناسایی خواص شیمیایی آب دارد.
مقدار pH برای عملکرد صحیح سیستم‌های ارگانیکی باید در محدوده خاصی نگه داشته شود. در تجهیزات اندازه‌گیری pH مانند سنسورها و کنترلرها، معمولاً بیشترین مقدار قابل اندازه‌گیری pH برابر ۱۴ است که به عنوان بازی‌ترین حالت محلول شناخته می‌شود. کمترین مقدار pH برابر ۰ است که نمایانگر اسیدی‌ترین حالت محلول است.
مقادیر مختلف pH و کاربرد آن‌ها:
pH=7: حالت خنثی
pH کمتر از 7: حالت اسیدی
pH بیشتر از 7: حالت بازی
مقدار pH آب‌های سطحی معمولاً بین ۶.۵ تا ۸.۵ است، در حالی که برای آب‌های زیرزمینی این مقدار بین ۶ تا ۸.۵ متغیر است. آب خالص نیز دارای pH برابر با ۷ است.
سخن آخر
برای خرید انواع پی اچ (ph)متر با بهترین قیمت و دقت بالا، شرکت کیان پرتو تجهیز گزینه‌ای ایده‌آل است. این شرکت با ارائه محصولات با کیفیت و دقت بالا، به مشتریان این امکان را می‌دهد که انتخابی دقیق و مناسب برای نیازهای خود داشته باشند. همچنین، کیان پرتو تجهیز خدمات مشاوره‌ای تخصصی را برای کمک به انتخاب بهترین دستگاه‌ها و تجهیزات فراهم کرده است. برای کسب اطلاعات بیشتر و خرید پی اچ متر با قیمت مناسب، می‌توانید به وبسایت این شرکت مراجعه کنید
