كيف تؤثر درجة الحرارة على الرقم الهيدروجيني؟ الرقم الهيدروجيني: ما هو ، ولماذا هذا العامل مهم ، وكيفية قياسه باستخدام مثال مقاييس الأس الهيدروجيني من شركة Hanna Instruments
يمكن تنزيل مقالات هذا القسم بتنسيق Word (نصوص وأرقام) وبتنسيق Excel (نصوص وأرقام وأجزاء عملية من العمليات الحسابية)
ومع ذلك ، إذا كنت لا تزال لا تحب استخدام الصور التي تمت مناقشتها في الدرس السابق ، فيمكنك تقديم برامج قصيرة تعمل في نطاق NaCl = 0-500 ميكروغرام / كجم و t = 10-50 درجة مئوية مع استقراء يصل الخطأ إلى 2 ميكروجرام / كجم من حيث الصوديوم ، وهو أقل بكثير من خطأ القياس نفسه. ستجد هذه البرامج في ملف Fragment.xls ، ولديها النموذج الجدولي التالي:
كلوريد الصوديوم الملامس للهواء:
إذا كان محتوى ثاني أكسيد الكربون في هواء الغرفة أعلى من القيمة المحسوبة ، فسيتم المبالغة في تقدير تركيز كلوريد الصوديوم المحسوب من هذه الأجزاء.
الآن حول جودة بياناتنا. احتفظ دائمًا بالمعلومات الأصلية. إذا سجلت قراءات الجهاز - التوصيل الكهربائي أو الرقم الهيدروجيني - فقم بتدوين درجة حرارة المحلول المقاس. بالنسبة للأس الهيدروجيني ، وضح ما إذا كان معوض درجة الحرارة قد تم تشغيله أثناء القياس وانظر بشكل عام إلى التعليمات الخاصة بالجهاز ، وماذا يفعل عندما تنحرف درجة حرارة العينة عن درجة الحرارة القياسية. عندما تحدد الرقم الهيدروجيني أو التوصيلية أو القلوية المائية لعينة ما ، خاصةً في عينة تحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون الأولي ، ضع في اعتبارك أن عينتك لم تعد كما كانت في وقت أخذها. لقد مرت بالفعل كمية غير معروفة من ثاني أكسيد الكربون من العينة إلى الهواء أو العكس.
بطريقة ما اتصلوا من فينيتسا وسألوا عن كيفية ضبط الأس الهيدروجيني وفقًا لدرجة الحرارة. هذا فقط يمكن ولا ينبغي أن يتم على الكائن. في أي حال ، قم بتسجيل الرقم الهيدروجيني الأولي ودرجة الحرارة للعينة ، وقم بتوفير عمود منفصل لقيمة الأس الهيدروجيني المصححة.
الآن حول كيفية ضبط الأس الهيدروجيني. أخشى أنه حتى مائة رجل حكيم لن يجيبوا على هذا السؤال "البسيط" بعبارات عامة. هكذا يبدو ، على سبيل المثال ، اعتماد الأس الهيدروجيني على درجة الحرارة للحصول على ماء نقي تمامًا.
نفس الشيء ولكن في اتصال مع الهواء:
لكن تبين أن تصحيح الأس الهيدروجيني لدرجة الحرارة لهذين الرسمين البيانيين هو نفسه:
يمكن إجراء الانتقال من الرقم الهيدروجيني المقاس إلى الرقم الهيدروجيني عند t = 25 درجة مئوية لهذه الرسوم البيانية باستخدام الصيغة:
قد يكون النهج الأكثر صرامة هو عدم تناول 1 و 3 ملغم / لتر من ثاني أكسيد الكربون الحر ، ولكن 1 و 3 ملغم / لتر من إجمالي ثاني أكسيد الكربون (غير المنفصل وغير المرتبط). ستجد هذا الجزء ، إذا رغبت في ذلك ، في الورقة 4 ، لكن نتائج هذا الجزء لن تختلف بشكل كبير عن تلك الواردة في هذه الورقة.
ضع في اعتبارك أن شظايا ثاني أكسيد الكربون تُعطى فيما يتعلق بالمياه حيث ، بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون ، لا توجد قلويات أو أحماض ، وعلى وجه الخصوص ، لا توجد أمونيا. يحدث هذا فقط في بعض محطات الطاقة الحرارية ذات الغلايات ذات الضغط المتوسط.
أهداف دراسة الموضوع:
- النتائج الموضوعية: دراسة مفاهيم "التفكك الإلكتروليتي" ، "درجة التفكك الإلكتروليتي" ، "الإلكتروليت" ، تطوير المعرفة بمؤشر الهيدروجين ، تنمية المهارات في التعامل مع المواد بناءً على الامتثال لأنظمة السلامة ؛
- نتائج الفوقية: تكوين المهارات لإجراء تجربة باستخدام المعدات الرقمية (الحصول على البيانات التجريبية) ، ومعالجة النتائج وعرضها ؛
- النتائج الشخصية: تكوين المهارات لإجراء البحوث التربوية على أساس إقامة تجربة معملية.
جدوى استخدام مشروع "الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة"
1. يساهم العمل في المشروع في تكوين الاهتمام بدراسة الموضوع النظري "نظرية التفكك الإلكتروليتي" ، وهو أمر صعب بالنسبة لعمر معين (13-14 سنة). في هذه الحالة ، من خلال تحديد الرقم الهيدروجيني ، يؤسس الطلاب العلاقة بين درجة تفكك الحمض ودرجة حرارة المحلول. يعد العمل بمحلول الصودا أمرًا أوليًا في الصف الثامن ويسمح لك بالعودة إلى نتائج المشروع في الصف التاسع (الأنشطة اللامنهجية) ، الصف الحادي عشر (الدورة العامة) في دراسة التحلل المائي للملح.
2. توافر الكواشف (حامض الستريك ، صودا الخبز) والمعدات (في حالة عدم وجود مستشعرات الأس الهيدروجيني الرقمية ، يمكن استخدام ورقة المؤشر) للبحث.
3. مصداقية المنهجية التجريبية تضمن سير العمل بسلاسة ، ومضمونة ضد الاضطرابات والفشل المنهجي.
4. سلامة التجربة.
قسم الآلات
معدات:
1) مستشعر الأس الهيدروجيني الرقمي أو مقياس الأس الهيدروجيني للمختبر أو أوراق عباد الشمس أو أي مؤشر آخر للحموضة ؛
2) ترمومتر كحول (من 0 إلى 50 درجة مئوية) أو مستشعر درجة حرارة رقمي ؛
3) حامض الستريك (1 ملعقة صغيرة) ؛
4) شرب الصودا (1 ملعقة صغيرة) ؛
5) ماء مقطر (300 مل) ؛
6) وعاء للحمام المائي (الألومنيوم أو وعاء أو وعاء المينا) ، يمكنك تبريد الحلول بنفث من الماء البارد أو الثلج ، وتسخينها بالماء الساخن ؛
7) أكواب كيماوية بغطاء أرضي بسعة 50-100 مل (3 قطع).
الدرس رقم 1. صياغة المشكلة
خطة الدرس:
1. مناقشة مفاهيم "التفكك الإلكتروليتي" ، "درجة التفكك الإلكتروليتي" ، "الإلكتروليت".
2. بيان المشكلة. التخطيط لتجربة مفيدة.
محتوى النشاط
نشاط المعلم
1. ينظم مناقشة لمفاهيم "التفكك الإلكتروليتي" ، "درجة التفكك الإلكتروليتي" ، "الإلكتروليت". أسئلة:
ما هي الشوارد؟
- ما هي درجة التفكك الالكتروليتي؟
- ما هو شكل كتابة معادلة التفكك القوي (على سبيل المثال ، حامض الكبريتيك ، كبريتات الألومنيوم) والإلكتروليتات الضعيفة (على سبيل المثال ، حمض الأسيتيك)؟
- كيف يؤثر تركيز المحلول على درجة التفكك؟
يمكن مناقشة الإجابة باستخدام مثال المحاليل المخففة والمركزة لحمض الخليك. إذا كان من الممكن تحديد التوصيل الكهربائي ، فمن الممكن إثبات التوصيل الكهربائي المختلف لجوهر الخل وخل المائدة
يتصور معلومات جديدةحول موضوع تطوير الأفكار حول درجة التفكك والتي تتشكل في دروس الكيمياء المعرفية
تقييم مدى اكتمال فهم الموضوع. القدرة على تحليل فهم الموضوع تنظيمي
نشاط المعلم
2. ينظم التخطيط والإعداد للتجربة الآلية:
- الإلمام بمعلومات مشروع "الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة" ؛
- مناقشة الغرض من المشروع والفرضيات.
- تنظيم مجموعات العمل (ثلاث مجموعات) ؛
- تجهيز المعدات
الإجراءات التي يجب اتخاذها: الأساليب المشكلة للأنشطة الطلابية
إنهم يرون معلومات حول لوائح السلامة عند العمل مع الأحماض (حامض الستريك) تطوير مفهوم الحاجة إلى الامتثال للوائح السلامة الإدراكية
توضيح ما يبقى غير مفهوم القدرة على صياغة سؤال حول الموضوع التواصلي
تقييم مدى اكتمال فهم منهجية العمل على المشروع القدرة على تحليل فهم مسألة تنظيمية
الدرس رقم 2. إجراء تجربة
خطة الدرس:
1. التحضير لتشغيل مجسات الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة الرقمية.
2. إجراء دراسة حول اعتماد الأس الهيدروجيني على درجة الحرارة:
المجموعة الأولى: قياس الأس الهيدروجيني لمحلول حامض الستريك عند 10 درجة مئوية ، 25 درجة مئوية ، 40 درجة مئوية ؛
المجموعة الثانية: قياس الأس الهيدروجيني لمحلول صودا الخبز عند 10 درجة مئوية ، 25 درجة مئوية ، 40 درجة مئوية ؛
المجموعة الثالثة: قياس الأس الهيدروجيني للماء المقطر عند 10 درجة مئوية ، 25 درجة مئوية ، 40 درجة مئوية.
3. التحليل الأولي للنتائج التي تم الحصول عليها. ملء استبيانات مشروع GlobalLab.
نشاط المعلم
1. ينظم أماكن عمل لكل مجموعة من الطلاب:
- يشرح كيفية تبريد المحاليل ، ثم تسخينها تدريجياً وأخذ قياسات درجة الحرارة ودرجة الحموضة ؛
- يجيب على أسئلة الطلاب
الإجراءات التي يجب اتخاذها: الأساليب المشكلة للأنشطة الطلابية
تصور المعلومات حسب أسلوب العمل. تطوير أفكار حول تشغيل المستشعرات الرقمية الإدراكية
توضيح ما يبقى غير مفهوم القدرة على صياغة سؤال حول الموضوع التواصلي
تقييم مدى اكتمال فهم العمل في المشروع. القدرة على تحليل فهم القضية التنظيمية
نشاط المعلم
2. ينظم عمل الطلاب في مجموعات. يتحكم المعلم في تقدم العمل في مجموعات ، ويجيب على الأسئلة المحتملة من الطلاب ، ويراقب اكتمال جدول نتائج البحث على السبورة
الإجراءات التي يجب اتخاذها: الأساليب المشكلة للأنشطة الطلابية
1. قم بتوصيل أجهزة الاستشعار الرقمية بجهاز الكمبيوتر.
2. تحضير الحلول:
المجموعة الأولى - حامض الستريك.
المجموعة الثانية - صودا الخبز.
المجموعة الثالثة - الماء المقطر.
3. تبريد المحاليل وقياس الأس الهيدروجيني عند 10 درجة مئوية.
4. قم بتسخين المحاليل تدريجيًا وقياس الأس الهيدروجيني عند 25 درجة مئوية و 40 درجة مئوية.
5. يتم إدخال نتائج القياس في جدول عام ، يتم رسمه على السبورة (مناسب للمناقشة).
العمل في مجموعات تربوية تعاونية في مجموعات اتصالية
العمل على مشكلة مشتركة ، وتقييم وتيرة واكتمال العمل المنجز القدرة على تحليل أفعالهم وتصحيحها على أساس العمل المشترك للفصل بأكمله التنظيمي
نشاط المعلم
3. ينظم التحليل الأولي لنتائج البحث. ينظم عمل الطلاب لملء استبيانات مشروع GlobalLab "الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة"
الإجراءات التي يجب اتخاذها: الأساليب المشكلة للأنشطة الطلابية
التعرف على نتائج عمل المجموعات الأخرى تكوين أفكار حول اعتماد الأس الهيدروجيني على درجة الحرارة الإدراكية
اطرح أسئلة على ممثلي المجموعات الأخرى. التعاون التربوي مع زملاء الدراسة. تطوير الكلام الشفوي التواصلي
تحليل نتائج العمل وملء استبيان المشروع القدرة على تحليل أفعالهم وعرض نتائج أعمالهم تنظيمية
رقم الدرس 3. تحليل وعرض النتائج
محتوى النشاط
1. عرض النتائج: أداء الطلاب.
2. مناقشة النتائج المهمة للمشاركين في المشروع باستخدام أجهزة استشعار الرقم الهيدروجيني.
نشاط المعلم
1. ينظم أداء الطلاب. يدعم مكبرات الصوت. إنهاء العمل في المشروع ، وذلك بفضل جميع المشاركين
الإجراءات التي يجب اتخاذها: الأساليب المشكلة للأنشطة الطلابية
عرض نتائج أنشطتهم ، والاستماع إلى خطابات زملاء الدراسة. تكوين أفكار حول شكل عرض نتائج المشروع المعرفي
المشاركة في مناقشة الخطب التعاون التربوي مع زملاء الدراسة. تطوير الكلام الشفوي التواصلي
تحليل نتائج عملهم والتعليق على أقوال زملاء الدراسة القدرة على تحليل نتائج أنشطتهم وعمل الأشخاص الآخرين تنظيمي
نشاط المعلم
2. ينظم مناقشة للمسألة المعروضة في مشروع "كيف سيتصرف الرقم الهيدروجيني للحل إذا تم تبريده أو تسخينه؟ لماذا يحاول العلماء قياس الأس الهيدروجيني عند نفس درجة الحرارة وما النتيجة التي يجب أن يستخلصها المشاركون في مشروع GlobalLab من هذا؟
ينظم مناقشة للنتائج التي تؤكد أو تدحض فرضية المشروع "عندما تتغير درجة حرارة المحاليل ، يتغير ثابت تفكك الأحماض الذائبة والقلويات ، وبالتالي قيمة الأس الهيدروجيني"
الإجراءات التي يجب اتخاذها: الأساليب المشكلة للأنشطة الطلابية
ناقش العلاقة بين الأس الهيدروجيني للمحلول ودرجة الحرارة. تطوير أفكار حول درجة التفكك الإلكتروليتي المعرفي
التعبير عن أفكارهم حول فرضية المشروع وصياغة استنتاج بالتعاون التربوي مع زملائهم في الفصل. تطوير الكلام الشفوي التواصلي
تقييم فرضية المشروع بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها القدرة على تقييم الفرضية بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها بالفعل وصياغة استنتاج تنظيمي
أقطاب الأس الهيدروجيني ليست أنظمة مثالية. يمكن أن يكون لها أطوال مختلفة ، وأشكال هندسية غير كاملة ، واضطرابات في تكوين المنحل بالكهرباء الداخلي ، إلخ. كل هذا يؤثر على خصائصها ، وفي نفس الوقت ، هذا أمر طبيعي تمامًا ، حيث توجد بعض التفاوتات في أي إنتاج. لذلك ، يحتاج كل مقياس للأس الهيدروجيني إلى معايرة تساعد المقياس على تحديد العلاقة بين الإشارة من القطب الكهربي وقيمة الأس الهيدروجيني للمحلول.
المعايرة لحظة حاسمة للغاية! يجب أن يكون المرء مدركًا لاستحالة قياس الأس الهيدروجيني بدقة أكبر من المعايير المستخدمة. على سبيل المثال ، إذا كنت ترغب في العمل بدقة 0.01pH ، فيجب استيفاء الشروط التالية: يجب ألا يتجاوز الخطأ الإجمالي لمقياس الأس الهيدروجيني والقطب الكهربائي 0.005 درجة الحموضة ، ويجب إجراء المعايرة مع إيلاء اهتمام خاص لارتفاع خاص -دقة المحاليل العازلة. لا يمكنك شراء مثل هذه الحلول ، لأنها غير مخزنة. يجب أن يتم تحضيرها بشكل مستقل ، باستخدام الكواشف المعدة خصيصًا والماء.
إذا لم تتمكن من إعداد المخزن المؤقت بدقة +/- 0.005 درجة حموضة ، فسيتعين عليك أن تكون راضيًا عن حلول المخزن المؤقت ذات العلامات التجارية ، والتي يتم ضمان دقتها عند مستوى +/- 0.02 درجة حموضة. عند المعايرة وفقًا لهذه المعايير ، لن يتجاوز الخطأ الإجمالي 0.04 - 0.03 درجة حموضة ، بشرط أن يكون خطأ الجهاز عند مستوى 0.01 درجة حموضة. هذه هي الممارسة الأكثر شيوعًا ، ولن تجد طريقة واحدة أو GOST تتطلب الحفاظ على الأس الهيدروجيني بدقة أفضل من 0.05 درجة الحموضة. الاستثناءات الوحيدة هي بعض الصناعات الدوائية والمتخصصة.
عادة ما يتم الجمع بين أقطاب الأس الهيدروجيني الحديثة ، أي يوجد قطب الأس الهيدروجيني والقطب المرجعي في نفس السكن. بالإضافة إلى سهولة الاستخدام ، يوفر هذا استجابة أسرع وخطأ إجمالي أقل.
تكون النقطة المتساوية الكهربية لمثل هذه الأقطاب الكهربية عند الأس الهيدروجيني = 7 (0 مللي فولت). لذلك ، يجب أولاً معايرة الجهاز باستخدام محلول محايد للأس الهيدروجيني (على سبيل المثال 6.86 أو 7.01). يجب اختيار النقطة الثانية على مسافة تقارب 3 وحدات أس هيدروجيني ، أي الرقم الهيدروجيني = 4 أو 10. إذا تمت معايرة الجهاز بمخزنين مؤقتين فقط ، فإن اختيار النقطة الثانية يعتمد على النطاق الذي تعمل فيه بشكل أساسي. إذا كانت هذه محاليل قلوية ، فاستخدم محلولًا مع درجة الحموضة = 10 ، إذا كانت حمضية - مع الرقم الهيدروجيني = 4. ويرجع ذلك إلى بعض الاختلاف في منحدرات خطوط المعايرة المستقيمة في المناطق الحمضية والقلوية. لن تكون هناك مشاكل إذا كان من الممكن معايرة جهازك بثلاث نقاط أو أكثر. في هذه الحالة ، لا يعد ترتيب المعايرة مهمًا ، حيث يقوم مقياس الأس الهيدروجيني بمراقبته من تلقاء نفسه.
في الطرز غير المكلفة لمقاييس الأس الهيدروجيني (HI8314 ، Piccolo ، Checker) ، يتم توفير برغيين للمعايرة: أحدهما لضبط نقطة متساوية (مرجعية) (pH7) ، والآخر لضبط المنحدر (pH4 / 10). في كثير من الأحيان ، عند استخدامها ، يتم الخلط بينها ، وينشأ موقف عندما لا يسمح الوضع المتبادل للبراغي بالمعايرة. في هذه الحالة ، قبل المعايرة ، يجب ضبط كلا المسامير على الموضع الأوسط (1/2 لفة لـ Piccolo و 15-16 لفة للطرز الأخرى من الموضع الأقصى).
النماذج الأكثر تقدمًا لمقاييس الأس الهيدروجيني لها ما يسمى ب. دعم GLP ، والذي يسمح لك ، بالإضافة إلى تاريخ المعايرة الأخيرة ، بتقييم حالة القطب بناءً على نسبة منحدر منحنى المعايرة إلى القيمة النظرية (59.16 عند 25 درجة مئوية) في٪. إذا كان الجهاز لا يدعم GLP ، ولكن لديه وضع قياس بالسيارات ، فيمكن حساب المنحدر بشكل مستقل عن طريق قياس قيمة mV في درجة الحموضة العازلة = 7 ودرجة الحموضة = 4.
علي سبيل المثال:
الرقم الهيدروجيني 7 = -10 مللي فولت
الرقم الهيدروجيني 4 = +150 ملي فولت
المنحدر = 150 - (-10) / 59.2 × 3 = 90.1٪
95 - 102٪ - القطب في حالة صالحة للعمل ،
92-95٪ - القطب يحتاج إلى التنظيف ،
أقل من 92٪ - من الضروري تغيير المنحل بالكهرباء أو استبدال القطب.
مشكلة تعويض درجة الحرارة ، تعويض درجة الحرارة التلقائي
تعتبر مشكلة التعويض عن التغيرات في درجات الحرارة من أكثر المشاكل أهمية وأصعب حلها في قياس الأس الهيدروجيني. يحدث خطأ القياس لثلاثة أسباب: معادلة نيرنست تتضمن درجة الحرارة ؛ تختلف تركيزات توازن أيونات الهيدروجين في المخزن المؤقت والعينات باختلاف درجة الحرارة ؛ تعتمد خصائص قطب الأس الهيدروجيني على درجة الحرارة. 1. وفقًا لمعادلة Nernst ، يتغير المنحدر النظري لمنحنى المعايرة مع تغير درجة الحرارة. إذا لم يأخذ الجهاز هذا التغيير في الاعتبار ، فسيتم إضافة خطأ في المتوسط يساوي 0.003 рН لكل درجة مئوية وكل وحدة أس هيدروجيني من نقطة متساوية الجهد إلى خطأ القياس.على سبيل المثال: يتم معايرة الأداة باستخدام محلول pH = 7 عند 25 درجة مئوية.
عينة مع الرقم الهيدروجيني = 5 عند 20 درجة مئوية ، الخطأ = 0.003 × 5 × 2 = 0.03
عينة مع الرقم الهيدروجيني = 2.5 عند 2 درجة مئوية ، الخطأ = 0.003 × 23 × 4.5 = 0.31
عينة مع الرقم الهيدروجيني = 12 عند 80 درجة مئوية ، الخطأ = 0.003 × 55 × 5 = 0.82
|
درجة الحرارة |
قيمه الحامضيه |
||||
ما تحتاج لمعرفته حول تعويض درجة الحرارة
1. التعويض التلقائي لدرجة الحرارة في مقياس الأس الهيدروجيني يعني فقط مراعاة درجة الحرارة المدرجة في معادلة نيرنست.
2. إذا كنت تريد معرفة الرقم الهيدروجيني الدقيق لعينة عند 25 درجة مئوية ، فإن الطريقة الحقيقية الوحيدة للخروج هي قياسها عند 25 درجة مئوية.
مؤشر الهيدروجين, الرقم الهيدروجيني(اللات. صondus hydrogenii- "وزن الهيدروجين" ، وضوحا "باش") هو مقياس لنشاط أيونات الهيدروجين في محلول (في المحاليل المخففة للغاية ، أي ما يعادل التركيز) ، والذي يعبر عن حموضته كميًا. يساوي في المعامل والعكس في إشارة إلى اللوغاريتم العشري لنشاط أيونات الهيدروجين ، والذي يتم التعبير عنه بالمولات لكل لتر:
تاريخ الأس الهيدروجيني.
مفهوم الرقم الهيدروجينيقدمه الكيميائي الدنماركي سورنسن في عام 1909. المؤشر يسمى الرقم الهيدروجيني (حسب الأحرف الأولى من الكلمات اللاتينية قوة الهيدروجينهي قوة الهيدروجين ، أو هيدروجين البركةهو وزن الهيدروجين). في الكيمياء ، الجمع صعادة ما تشير إلى قيمة تساوي إل جي إكس، ولكن بحرف حفي هذه الحالة تدل على تركيز أيونات الهيدروجين ( ح +) ، أو بالأحرى ، النشاط الديناميكي الحراري لأيونات الهيدرونيوم.
المعادلات المتعلقة pH و pOH.
خرج قيمة الرقم الهيدروجيني.
في الماء النقي عند 25 درجة مئوية ، تركيز أيونات الهيدروجين ([ ح +]) وأيونات الهيدروكسيد ([ أوه-]) هي نفسها وتساوي 10 7 مول / لتر ، وهذا يتبع بوضوح من تعريف المنتج الأيوني للماء ، والذي يساوي [ ح +] · [ أوه-] ويساوي 10-14 مول / لتر² (عند 25 درجة مئوية).
إذا كانت تركيزات نوعين من الأيونات في محلول هي نفسها ، فيقال إن المحلول له تفاعل محايد. عند إضافة حمض إلى الماء ، يزداد تركيز أيونات الهيدروجين ، ويقل تركيز أيونات الهيدروكسيد ؛ على العكس من ذلك ، عند إضافة قاعدة ، يزداد محتوى أيونات الهيدروكسيد ، ويقل تركيز أيونات الهيدروجين. متي [ ح +] > [أوه-] يقال أن المحلول حامضي ومتى [ أوه − ] > [ح +] - قلوية.
لتسهيل التمثيل ، للتخلص من الأس السالب ، بدلاً من تركيزات أيونات الهيدروجين ، يتم استخدام اللوغاريتم العشري الخاص بهم ، والذي يؤخذ مع الإشارة المعاكسة ، وهي أس الهيدروجين - الرقم الهيدروجيني.
مؤشر القاعدية لمحلول pOH.
أقل شعبية هو العكس الرقم الهيدروجينيالقيمة - مؤشر اساسيات الحل, pOH، وهو ما يساوي اللوغاريتم العشري (سالب) للتركيز في محلول الأيونات أوه − :
كما هو الحال في أي محلول مائي عند 25 درجة مئوية ، فعند درجة الحرارة هذه:
قيم الأس الهيدروجيني في محاليل الحموضة المختلفة.
- خلافا للاعتقاد الشائع، الرقم الهيدروجينييمكن أن تختلف باستثناء الفترة من 0 إلى 14 ، ويمكن أيضًا أن تتجاوز هذه الحدود. على سبيل المثال ، بتركيز أيونات الهيدروجين [ ح +] = 10 15 مول / لتر ، الرقم الهيدروجيني= 15 بتركيز أيونات الهيدروكسيد 10 مول / لتر pOH = −1 .
لان عند 25 درجة مئوية (الظروف القياسية) [ ح +] [أوه − ] = 10 −14 ، فمن الواضح أنه عند هذه الدرجة الرقم الهيدروجيني + الرقم الهيدروجيني = 14.
لان في المحاليل الحمضية [ ح +]> 10 7 ، ما يعني ذلك للمحاليل الحمضية الرقم الهيدروجيني < 7, соответственно, у щелочных растворов الرقم الهيدروجيني > 7 , الرقم الهيدروجينيالحلول المحايدة هي 7. مع المزيد درجات حرارة عاليةيزيد ثابت التفكك الإلكتروليتي للماء ، مما يعني أن المنتج الأيوني للماء يزداد ، ثم يصبح محايدًا الرقم الهيدروجيني= 7 (الذي يتوافق مع التركيزات المتزايدة في وقت واحد مثل ح +، و أوه-) ؛ مع انخفاض درجة الحرارة ، على العكس من ذلك ، محايدة الرقم الهيدروجينييزيد.
طرق تحديد قيمة الأس الهيدروجيني.
هناك عدة طرق لتحديد القيمة الرقم الهيدروجينيحلول. يتم تقدير قيمة الأس الهيدروجيني تقريبًا باستخدام مؤشرات يتم قياسها بدقة باستخدام الرقم الهيدروجيني-مقياس أو تحديده تحليليًا عن طريق إجراء معايرة قاعدية حمضية.
- لتقدير تقريبي لتركيز أيونات الهيدروجين ، غالبًا ما يستخدم المرء مؤشرات القاعدة الحمضية- الأصباغ العضوية التي يعتمد لونها على الرقم الهيدروجينيبيئة. المؤشرات الأكثر شيوعًا هي: عباد الشمس ، الفينول فثالين ، برتقال الميثيل (برتقالي الميثيل) ، إلخ. يمكن أن تكون المؤشرات في شكلين مختلفين الألوان - إما حمضية أو قاعدية. يحدث تغيير لون جميع المؤشرات في نطاق حموضتها ، غالبًا 1-2 وحدة.
- لزيادة فترة قياس العمل الرقم الهيدروجينييتقدم مؤشر عالمي، وهو مزيج من عدة مؤشرات. يتغير لون المؤشر العالمي باستمرار من الأحمر إلى الأصفر والأخضر والأزرق إلى الأرجواني عند الانتقال من منطقة حمضية إلى منطقة قلوية. تعريفات الرقم الهيدروجينيطريقة المؤشر صعبة بالنسبة للحلول الغائمة أو الملونة.
- استخدام جهاز خاص - الرقم الهيدروجيني-متر - يجعل القياس ممكنًا الرقم الهيدروجينيعلى نطاق أوسع وأكثر دقة (حتى 0.01 وحدة الرقم الهيدروجيني) من المؤشرات. طريقة القياس الأيوني الرقم الهيدروجيني يعتمد على قياس المجال الكهرومغناطيسي لدائرة كلفانية بمقياس أيون ميتر ميليفولتميتر ، والذي يتضمن قطبًا كهربيًا زجاجيًا ، تعتمد إمكاناته على تركيز الأيونات ح +في المحلول المحيط. تتميز هذه الطريقة بالدقة والراحة العالية ، خاصة بعد معايرة إلكترود المؤشر في النطاق المحدد الرقم الهيدروجيني، مما يجعل القياس ممكنًا الرقم الهيدروجينيمحاليل غير شفافة وملونة ولذلك غالبا ما تستخدم.
- الطريقة الحجمية التحليلية — معايرة الحمض القاعدي- يعطي نتائج دقيقة لتحديد حموضة المحاليل. يضاف محلول بتركيز معروف (محلول معاير) بالتنقيط إلى المحلول المراد اختباره. عندما يختلطون ، تفاعل كيميائي. نقطة التكافؤ - اللحظة التي يكون فيها المعاير كافيًا تمامًا لإكمال التفاعل - يتم إصلاحه باستخدام مؤشر. بعد ذلك ، إذا كان تركيز وحجم محلول المعاير المضاف معروفين ، يتم تحديد حموضة المحلول.
- الرقم الهيدروجيني:
0.001 مول / لتر حمض الهيدروكلوريكعند 20 درجة مئوية الرقم الهيدروجيني = 3، عند 30 درجة مئوية الرقم الهيدروجيني = 3 ،
0.001 مول / لتر هيدروكسيد الصوديومعند 20 درجة مئوية الرقم الهيدروجيني = 11.73، عند 30 درجة مئوية الرقم الهيدروجيني = 10.83 ،
تأثير درجة الحرارة على القيم الرقم الهيدروجينيشرح التفكك المختلف لأيونات الهيدروجين (H +) وليس خطأ تجريبي. لا يمكن تعويض تأثير درجة الحرارة إلكترونيًا الرقم الهيدروجيني-متر.
دور الأس الهيدروجيني في الكيمياء والبيولوجيا.
تعد حموضة البيئة مهمة لمعظم العمليات الكيميائية ، وغالباً ما تعتمد إمكانية حدوث أو نتيجة تفاعل معين على الرقم الهيدروجينيبيئة. للحفاظ على قيمة معينة الرقم الهيدروجينيفي نظام التفاعل أثناء الدراسات المختبرية أو في الإنتاج ، يتم استخدام المحاليل العازلة للحفاظ على قيمة ثابتة تقريبًا الرقم الهيدروجينيعند تخفيفه أو عند إضافة كميات صغيرة من الحمض أو القلويات إلى المحلول.
مؤشر الهيدروجين الرقم الهيدروجينيغالبًا ما تستخدم لوصف الخصائص الحمضية القاعدية للوسائط البيولوجية المختلفة.
بالنسبة للتفاعلات البيوكيميائية ، فإن حموضة وسط التفاعل التي تحدث في الأنظمة الحية لها أهمية كبيرة. غالبًا ما يؤثر تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول على الخصائص الفيزيائية والكيميائية والنشاط البيولوجي للبروتينات والأحماض النووية ؛ لذلك ، فإن الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي مهمة ذات أهمية استثنائية لعمل الجسم الطبيعي. الصيانة الديناميكية الأمثل الرقم الهيدروجينييتم تحقيق السوائل البيولوجية تحت تأثير أنظمة عازلة للجسم.
تختلف قيمة الرقم الهيدروجيني في جسم الإنسان في الأعضاء المختلفة.
|
بعض المعاني الرقم الهيدروجيني. |
|
|
مستوى |
|
|
المنحل بالكهرباء في بطاريات الرصاص |
|
|
عصير المعدة |
|
|
عصير ليمون (5٪ محلول حامض الستريك) |
|
|
خل الطعام |
|
|
كوكا كولا |
|
|
عصير تفاح |
|
|
جلد الشخص السليم |
|
|
ماء نقي عند 25 درجة مئوية |
|
|
مياه البحر |
|
|
صابون (دهني) لليدين |
|
|
الأمونيا |
|
|
مبيض (مبيض) |
|
|
محاليل قلوية مركزة |
|
في الوقت المناسب ، بلدي الأول حوض مياه البحركان تحفة. كانت سعة 20 جالونًا ممتلئة حوض زجاجيلاصق سيليكون. يتكون نظام الترشيح من مرشحات رملية تعمل بالهواء المضغوط. كانت مهمتي هي دعم اثنين من سكانها (بيو غريغوري الدامسيل - Stegastes leucostictus- وشقائق النعمان لقم) سعيدًا قدر الإمكان (وهو ما يعني إبقائي على قيد الحياة ، نظرًا لقلة خبرتي ومواردي المحدودة). مهمة صعبةلعمر 9 سنوات كان ذلك عام 1964. نصحتني مرشدي ، السيدة بيري من Cobb Pets ، بفحص الثقل النوعي للماء ودرجة الحموضة. كانت الثقل النوعي سهلاً إلى حد ما (ما عليك سوى إسقاط مقياس كثافة السوائل في الحوض ووضع علامة على مستوى معين عند إضافة المياه العذبة) ، لكن الأس الهيدروجيني كان أكثر تعقيدًا بعض الشيء. تم اختبار هذه المعلمة عن طريق إضافة سائل ملون إلى زجاجة عينة ماء الحوض. كما لو كان بطريقة سحرية ، تم تغيير لون عينة المياه ثم مقارنتها باستخدام جدول مقارنة يتكون من سلسلة من المربعات الملونة. وفقًا لنتائج الاختبار الأول الذي أجريته ، كنت بحاجة إلى الإضافة صودا الخبزلرفع مستوى الأس الهيدروجيني. لقد فعلت ذلك بإخلاص - لا تغيير. واصلت العملية حتى أضفت الحزمة الكاملة من صودا الخبز.
لن أعرف أبدًا سبب موت سمكتى وشقائق النعمان ، لكن الحادث وقع فورًا بعد الحلقة الموصوفة. بالإضافة إلى حقيقة أن كل شيء انتهى بشكل محزن للغاية بالنسبة لحيواناتي الأليفة ، فقد أصبح الوضع مدمرًا بالنسبة لي. كل أعمالي ، التي كنت أتقاضى مقابلها دولارًا في الأسبوع ، كانت في سلة المهملات. ومما زاد الطين بلة أنني كنت مسؤولاً عن موت السكان. دفنتهم على الضفة المغطاة بالسرخس للجدول الذي يتدفق في الفناء الخاص بنا. الآن أعتقد أن الكاشف السائل قد انتهى ، وبالتالي فإن النتائج كانت غير صحيحة. لقد كان درسًا مفيدًا للغاية.
الوضع لم يتغير كثيرا على مر السنين. يمكن أن يؤدي الجهل بأهمية هذه المعلمة الرئيسية وطرق فحص المؤشرات ونقص التفسير الصحيح والتدابير الضرورية إلى عواقب وخيمة. ما تغير بشكل كبير هو توافر السوق والقدرة على تحمل تكاليف طرق وأدوات قياس الأس الهيدروجيني. في هذه المقالة ، سوف نلقي نظرة على بعضها ، ونقارن بين مزاياها وعيوبها.
تحديد الرقم الهيدروجيني
الرقم الهيدروجيني هو تقييم للطبيعة الحمضية أو القلوية لمادة ما ، معبرًا عنه بمقياس من 0 إلى 14 ، حيث يكون 0 حامضيًا جدًا و 14 قلويًا جدًا. بيئة محايدة (ليست حمضية وليست قلوية) - المؤشر 7 على هذا المقياس. تسود أيونات الهيدروجين عند قيم الأس الهيدروجيني الحمضية ، بينما تهيمن أيونات الهيدروكسيد في الظروف القلوية.الشكل 1. مقياس الأس الهيدروجيني لوغاريتمي ، ويمثل درجة نشاط أيونات الهيدروجين.
اعتمادًا على المصدر ، يعني الرقم الهيدروجيني "إمكانات الهيدروجين" أو المصطلح الفرنسي "pouvoir hydrogene" الذي يعني "طاقة الهيدروجين".
أهمية قياس الأس الهيدروجيني
الرقم الهيدروجيني هو سمة من سمات السوائل (في حالتنا) التي تؤثر عليها التركيب الكيميائي، على وجه الخصوص ، الذوبان العناصر الغذائية(حسنًا ، إذا لم نفرط في ذلك). يمكن أن يؤدي انخفاض الرقم الهيدروجيني إلى جعل المعادن الثقيلة السامة قابلة للذوبان. يؤثر الرقم الهيدروجيني على نشاط الإنزيم (لديهم نطاق درجة حموضة مفضل). ارتفاع درجة الحموضة قادر على إذابة أغشية الخلايا الدهنية. في الكائنات المائيةهناك أيضًا نطاق مفضل للأس الهيدروجيني. مراجعة قصيرةيتم عرض قيم الأس الهيدروجيني في البيئات المختلفة (التي تهم علماء الأحياء المائية) في الجدول 1.| مصدر الأس الهيدروجيني | الرقم الهيدروجيني |
|---|---|
| نهر ريو نيجرو | 5.1 |
| مياه الأمطار | 5.6 |
| نهر الأمازون (مياه خفيفة) | 6.9 |
| مياه الشرب النقية | 7 |
| مياه البحر | 8.2 |
| بحيرة تنجانيقا (على السطح) | 9 |
قياس الأس الهيدروجيني
هناك عدة طرق لتحديد الرقم الهيدروجيني. كل منهم له مزاياه وعيوبه. لنبدأ بالأرخص.ورقة عباد الشمس
عباد الشمس هو مادة تم الحصول عليها من الأشنات (نشأ الاسم من الكلمة الإسكندنافية القديمة litmosi ، والتي تعني "الطلاء" و "الطحلب / الأشنة"). يتغير لون مشتق عباد الشمس بشكل متوقع عند تعرضه لمستويات مختلفة من الأس الهيدروجيني. هذه الحساسية تجعل عباد الشمس طريقة سهلة وغير مكلفة لتحديد الرقم الهيدروجيني. ورق عباد الشمس هو الورق الذي أضيفت إليه هذه الأصباغ القابلة للذوبان في الماء ، ويشير تغير اللون الناتج عن غمر ورقة عباد الشمس في عينة من الماء إلى بيئة حمضية أو قلوية. نطاق تشغيل قياس الأس الهيدروجيني حوالي 5 - 8. يجب إجراء اختبار تغيير اللون تحت إضاءة الطيف الكامل.
الشكل 2. ورق عباد الشمس طريقة غير مكلفة ولكنها تقريبية لقياس الأس الهيدروجيني.
المزايا: غير مكلف (حوالي 5 دولارات أمريكية). سريع وسهل الاستخدام.
العيوب: يعطي ارقام تقريبية. تتأثر النتيجة بلون عينة الماء ، عوامل الاختزال والعوامل المؤكسدة. تفسير النتائج يتطلب رؤية ثاقبة. العمر الافتراضي للكاشف محدود.
الأصباغ المؤشر
هناك عدد قليل جدًا من مؤشرات الأس الهيدروجيني هذه. يمكنك شرائها في شكل مسحوق أو سائل. يتم استخدامها عادةً في التحليل الذي يتضمن المعايرة بالتحليل الحجمي. فيما يلي خصائص بعضها:
الفينول فثالين Phenolphthalin: مؤشر حمضي / قلوي يتحول إلى عديم اللون في بيئة حمضية ولون وردي مائل للأحمر في بيئة قلوية. نطاق القياس ~ 8.3 إلى 10.
ميثيل أورانج (هيليانثين ، صبغة آزو الحمضية): يغير اللون من الأصفر إلى الأحمر عند حوالي 3.7 درجة حموضة.
Meta-Cresol Violet: برتقالي-أصفر عند 7.4 ويتغير اللون إلى اللون الأرجواني عند درجة حموضة أعلى (تصل إلى حوالي 8.8).
أزرق بروموثيمول: أزرق عند 7.5 ، مخضر عند ~ 6.2 - 6.8 ، أصفر عند حوالي 6.
مؤشر متعدد الاستخدامات: يجمع بين مؤشرات متعددة للسماح بتقييم مجموعة واسعة من الأس الهيدروجيني.
الشكل 3. اختبار الأس الهيدروجيني هذا من API يستخدم اللون البنفسجي meta-cresol كمؤشر.
من المستحسن تقييم تغير اللون في الضوء الطبيعي على خلفية بيضاء.
الفوائد: غير مكلف نسبيًا (حوالي 10 دولارات أمريكية). يمكن استخدام بعض الأصباغ في اختبارات أخرى (مثل القلوية) دون استخدام قطب الأس الهيدروجيني عند استخدام كاشف.
العيوب: كما هو الحال مع ورق عباد الشمس. الأصباغ الفردية لها نطاق محدود من الأس الهيدروجيني. قد تتأثر النتائج بالعكارة و / أو لون سائل الاختبار. يجب إجراء المقارنة على خلفية بيضاء تحت إضاءة كاملة الطيف. الكواشف لها مدة صلاحية محدودة - يجب أن تكون هناك علامة على تاريخ انتهاء الصلاحية.
أقطاب الأس الهيدروجيني
أعلم أنه من الصعب تخيل علماء الأحياء المائية المبتدئين ، ولكن قبل 30 عامًا لم يسمع علماء الأحياء المائية خارج أوروبا عن استخدام أقطاب الأس الهيدروجيني. تغير الوضع في الثمانينيات عندما بدأت شركة ألمانية (Dupla GmbH) في تصدير معدات متطورة إلى أمريكا الشمالية. اليوم ، تستخدم مقاييس الأس الهيدروجيني في كل مكان. ساهم توافر الأجهزة والمنافسة بين الشركات المصنعة في حقيقة أن السعر أصبح في متناول الجميع.
قطب الأس الهيدروجيني هو مستشعر انتقائي لأيون الهيدروجين (H +). تستخدم أقطاب الأس الهيدروجيني في الواقع قطبين ، مسبار (قطب مؤشر) وإلكترود مرجعي. كقاعدة عامة ، يقع هذان القطبان في غلاف واحد ("جسم") من القطب. في نهاية جسم القطب ، يحتوي المسبار على طبقة رقيقة من الزجاج حساسة للهيدروجين. يختلف جهد المسبار اعتمادًا على نشاط أيونات الهيدروجين (يزداد الجهد في بيئة حمضية وينخفض في بيئة قلوية). يوفر القطب المرجعي جهدًا ثابتًا نستخدمه لتحديد الفرق مع المسبار. يتم إرسال إجمالي استجابة بالسيارات إلى أداة قياس (متر) حيث يتم تحويلها إلى قيمة pH.
هيكل الاستشعار والمصطلحات
لفهم كيفية عمل قطب الأس الهيدروجيني ، من الضروري فهم بعض المصطلحات المستخدمة لوصف تصميمه وغيره.
السكن (جسم الإلكترود): أنبوب مجوف يحتوي على أجزاء العمل من قطب الأس الهيدروجيني. يمكن أن يكون الجسم مصنوعًا من الزجاج أو من البلاستيك المقاوم كيميائيًا مثل البوليستر.
المخزن المؤقت: في حالتنا ، يتم استخدام محلول قياسي يظهر الأس الهيدروجيني الحمضي أو المحايد أو القلوي لمعايرة مقياس الأس الهيدروجيني. لسهولة التحديد ، تكون بعض حلول المخزن المؤقت مشفرة بالألوان.
المعايرة: عملية فحص أو ضبط معايرة أداة تحليلية.
اتصال (مفصل ، لحام): مزيج من جزأين ؛ في هذه الحالة ، مادة الاختبار وحل التحكم الداخلي. اتصالات مصنوعة من مواد متعددة؛ يجب أن تكون المواد مسامية للسماح بمرور محلول التحكم. عادة ، يتم استخدام السيراميك والقماش وما شابه ذلك. هناك أقطاب كهربائية مع توصيلات واحدة واثنين وحلقة.
مزيج فريت: زجاج أو سيراميك منصهر جزئيًا ، يستخدم أحيانًا كمفصل.
ATC: تعويض درجة الحرارة التلقائي. نظرًا لأن الرقم الهيدروجيني للمحلول يعتمد على درجة الحرارة ، فإن ATC يصحح تأثيرات درجة الحرارة. يتطلب ATC مستشعر درجة الحرارة ، والذي يمكن دمجه في القطب بالقرب من المصباح الزجاجي.
القطب المرجعي: قطب كهربائي يوفر جهدًا ثابتًا معروفًا ؛ عادة ما تكون مصنوعة من سلك الفضة والكلور ومليئة بالكهرباء العازلة.
دقق: سلك من الفضة والكلور في أنبوب به لمبة زجاجية حساسة لدرجة الحموضة في النهاية.
الشكل 4. التفاصيل الداخلية لإلكترود الأس الهيدروجيني.
من أجل الوضوح ، لا يظهر الغطاء الواقي (الغطاء) المحيط بالدورق الزجاجي الهش.
تحتوي بعض أقطاب الأس الهيدروجيني على وصلة على الجانب
هناك عدة أنواع من الأقطاب الكهربائية. تتكون بعض الأقطاب الكهربائية ، التي عادة ما تكون أقدم ، (نادرًا ما تظهر في تجربتي) من علبتين منفصلتين. حاليًا ، معظم الأقطاب الكهربائية عبارة عن مجسات مدمجة ، حيث يوجد القطب الموجب والكاثود بشكل منفصل في مبيت واحد. غالبًا ما يحدد شكل المصباح الزجاجي ما سيقيسه القطب. القوارير الكروية ، بمساحة سطحها الكبيرة ، مناسبة تمامًا للقياسات متعددة الأغراض (العالمية) في البيئات المائية. القوارير المخروطية قادرة على اختراق المواد شبه الصلبة (مثل اللحوم والأطعمة الأخرى) والتربة. يمكن استخدام "قوارير" زجاجية مسطحة لقياس الأس الهيدروجيني أنواع مختلفةجلد ، إلخ. بعض الأقطاب الكهربائية قابلة لإعادة الاستخدام ، بينما البعض الآخر غير مملوء بالهلام الكيميائي. تحتوي بعض الأقطاب الكهربائية على وصلات ومجسات قابلة للإزالة (قابلة للاستبدال).
لمحة موجزة عن أجهزة قياس الأس الهيدروجيني
تركز مراجعتنا على أجهزة قياس الأس الهيدروجيني التي تصنعها شركة Hanna Instruments (Woonsocket ، رود آيلاند ، الولايات المتحدة الأمريكية.) تعمل Hanna في السوق منذ عام 1978 وتقدم اليوم أكثر من 3000 نوع من المنتجات لعملائها في جميع أنحاء العالم. تهم بعض منتجات الشركة أصحاب الأحياء المائية.يتم تزويد جميع مقاييس الأس الهيدروجيني الخاصة بـ Hanna الواردة في هذه المراجعة بمخزن معايرة ومحلول تنظيف القطب وحالة. لنبدأ مراجعتنا بـ:
مدقق الأس الهيدروجيني (HI98103)
الشكل 5. مدقق الأس الهيدروجيني ميسور التكلفة من شركة Hanna Instruments.
سيكون مقياس الأس الهيدروجيني لمستوى دخول HI98103 Checker® إضافة قيمة إلى العديد من أدوات aquarist. يوفر الجهاز 0.1 وحدة من الأس الهيدروجيني. القرار بسعر مناسب. يرجع السعر المعقول إلى حقيقة أن الجهاز يوفر نقطتي معايرة فقط (الرقم الهيدروجيني 4.01 و 7.01 أو 7.01 و 10.01) بدون تعويض تلقائي لدرجة الحرارة (ATC) أو القدرة على قياس درجة الحرارة. نظرًا لأنه يوصى عمومًا بأن تعكس نقاط المعايرة الرقم الهيدروجيني المتوقع ، فإن هذا الجهاز أكثر ملاءمة لأنظمة المياه العذبة التي تحاكي البيئات الحمضية ، مثل بيئات أمازون الحيوية (على الرغم من حقيقة أنها قادرة بالتأكيد على قياس قيم الأس الهيدروجيني النموذجية للشعاب المرجانية والأنظمة ذات البلطي الأفريقي ، وإن كانت أقل دقة بسبب نقطتي معايرة فقط). القطب قابل للاستبدال والاتصال مصنوع من الورق.النطاق: 0 إلى 14 وحدة
القرار: 0.1 وحدة
الدقة: ± 0.2 وحدة
نقاط المعايرة (التخرج): اثنان ؛ الرقم الهيدروجيني 4.01 أو 7.01 أو 10.01
تعويض درجة الحرارة التلقائي: لا
قياس درجة الحرارة / العرض: لا شيء
مسبار قابل للاستبدال: نعم
قطر القطب الكهربائي: 8 مم (~ 5/16 بوصة)
حجم شاشة LCD: 3/8 "(~ 10 مم)
البطارية: 1-CR2032 ؛ الموارد ما يقرب من 1000 ساعة.
حساس الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة (HI98107)
الشكل 6. جهاز الأس الهيدروجيني مع محاليل معيارية للمعايرة في حالته.
جهاز اختبار الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة HI98107 هو نسخة أكثر حداثة من مدقق الأس الهيدروجيني (الموصوف أعلاه). بالإضافة إلى تحديد الرقم الهيدروجيني في نطاق أي حوض مائي تقريبًا - من بيئة الأمازون الحيوية إلى الشعاب المرجانية - يقيس الجهاز أيضًا درجة الحرارة من خلال تعويض درجة الحرارة التلقائي (ATC.) يشتمل الجهاز على مخزنين مؤقتين للمعايرة (4.01 و 7.01) مع توفر الثالث - (10.01 موصى به لأحواض الأسماك المرجانية). الاتصال مصنوع من الورق. القطب غير قابل للاستبدال.النطاق: 0 إلى 14 وحدة
القرار: 0.1 وحدة
الدقة: ± 0.1 وحدة
نقاط المعايرة: ثلاث ؛ الرقم الهيدروجيني 4.01 و 7.01 و 10.01 (تم تقديم 4.01 و 10.01)
مستشعر قابل للاستبدال: نعم
حجم شاشة LCD: 0.3125 "أو ~ 8 مم
البطارية: 1-CR2032 ؛ ما يقرب من 800 ساعة.
مستشعر درجة الحموضة ودرجة الحرارة pHep5 المقاوم للماء (HI98128)
الشكل 7. يوفر الرقم الهيدروجيني العديد من الوظائف: قياس درجة الحموضة ودرجة الحرارة ، ATC ؛ وهي تطفو على سطح الماء!
مقياس الأس الهيدروجيني HI98128 الأس الهيدروجيني 5 هو مقياس الأس الهيدروجيني للجيب الأكثر تقدمًا من Hanna. يقدم الجهاز دقة 0.01 وحدة. بدقة ± 0.05 وتعويض تلقائي لدرجة الحرارة. الجهاز مقاوم للماء ويطفو على سطح الماء. توفر الأداة نهجًا مرنًا للقياسات المهمة مثل قادر على التعرف على 5 محاليل معيارية مختلفة للمعايرة.النطاق: -2 إلى 16 وحدة
القرار: 0.01 وحدة
الدقة: ± 0.05 ش
نقاط المعايرة: خياران: 4.01 ، 7.01 ، 10.01 أو 6.86 ، 9.18.
تعويض درجة الحرارة التلقائي: نعم
عرض درجة الحرارة: نعم ، يمكن ضبط درجة فهرنهايت أو درجة مئوية بدقة ± 0.5 درجة مئوية.
مسبار قابل للاستبدال: نعم
حجم شاشة LCD: 0.3125 بوصة أو ~ 8 مم (حجم الحرف)
البطارية: بطاريات 4-1.5 فولت ؛ ما يقرب من 300 ساعة.
مقياس الأس الهيدروجيني للمجال اللاسلكي HALO (HI12302)
الشكل 8. من المحتمل أن يكون قطب HALO اللاسلكي الأكثر تقدمًا في السوق.
مقياس الأس الهيدروجيني HI12302 Halo Field هو مقياس مثير للاهتمام يوفر الكثير من الاحتمالات. بادئ ذي بدء ، إنه قطب كهربائي لاسلكي يمكن التحكم فيه عبر Bluetooth من أجهزة Android أو iOS. حتى المستخدمين غير الآمنين يجب ألا يقلقوا. من واقع خبرتي ، فإن الإعداد سهل للغاية. فتحت موقع Hanna Instruments على الويب ، واتبعت رابط HALO ، وقمت بتنزيل التطبيق على هاتفي الذكي. بمجرد تثبيت التطبيق (التنزيل المجاني ، يستغرق حوالي دقيقتين) ، فتحت التطبيق وتعرف البرنامج على قطبي HALO pH. بعد ذلك ، الشيء الوحيد المطلوب هو تحديد الرموز المناسبة لمعايرة القطب ، وعرض البيانات الرسومية ، وعرض بيانات المستشعر ، وما إلى ذلك. أعتقد بصدق أنه لا يمكن أن يكون أسهل. يقيس البرنامج درجة الحموضة ودرجة الحرارة كل ثانية. يوفر تسجيل البيانات معرف القطب وتاريخ المعايرة ونقاط المعايرة ومنحنى المعايرة وتاريخ ووقت القياس ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة والميليفولت ، إلخ. (انظر الأشكال 9-11).تتضمن خيارات المسبار كرويًا (عالمي ومن أجل البيئة المائية) ، مخروطي الشكل (للأغذية والمواد شبه الصلبة والتربة وما إلى ذلك) ورأس مسطح (للجلد والورق وما إلى ذلك) تم اعتماد غطاء HALO البلاستيكي المصنوع من البولي إيثيرميد (PEI) للتلامس مع الطعام وهو محصن ضد أي شيء المبرد يمكن استخدامها (ما لم تكن "خارج الحلقة" تمامًا وتناول جرعات المواد العطرية و / أو المذيبات المهلجنة جزئيًا في نظامك).
النطاق: 0 إلى 14 وحدة
الحل: قابل للتكوين بواسطة المستخدم: 0.1 أو 0.01 أو .001 وحدة.
الدقة: ± 0.005 وحدة
نقاط المعايرة: سبع ؛ الأس الهيدروجيني 1.68 و 4.01 و 6.86 و 7.01 و 91.8 و 10.01 و 12.45.
تعويض درجة الحرارة التلقائي: نعم
مسبار الاستبدال: لا شيء
قطر القطب الكهربائي: 12 مم (~ 1/2 بوصة)
تسجيل البيانات: نعم
البطارية: بطارية الليثيوم ، 500 ساعة.
الشكل 10. في وضع تسجيل البيانات ، يمكن عرض قراءات الأس الهيدروجيني التي تم الحصول عليها باستخدام قطب HALO في شكل جدول أو ...
شكل 11. ... في شكل رسم بياني. الملاحظات ممكنة ، ويمكن نقل البيانات إلى جداول بيانات Excel.
يمكنك التحقق مما إذا كان هاتفك أو جهازك اللوحي متوافقًا مع HALO هنا: http://hannainst.com/halo
يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول منتجات Hanna Instruments هنا: http://hannainst.com
تأتي جميع مجسات وأقطاب حنا بضمان 6 أشهر.
اعتبارات أخرى
سأتحدث الآن بإيجاز عن الجوانب الأخرى التي يجب أن تأخذها في الاعتبار عند شراء مقياس أو قطب كهربائي.موصلات (محولات)
يجب توصيل أجهزة قياس الأس الهيدروجيني ذات الأقطاب الكهربائية المنفصلة بالأداة باستخدام موصل (ما لم نحن نتكلمحول الأجهزة ذات الاتصال اللاسلكي مثل Hanna HALO.) على الرغم من أن الجانب يبدو بسيطًا ، إلا أنه قد يكون له عواقب طويلة المدى وربما مكلفة. تستخدم بعض الشركات المصنعة موصلات متخصصة لضمان استمرار استخدام وشراء أقطابها الكهربائية. الأكثر شيوعًا هو الموصل السريع Bayonet Neill-Concelman (BNC). موصل الولايات المتحدة أقل شيوعًا. تستخدم بعض الأجهزة المصنوعة في أوروبا موصل S7.
روابط
التقاطع في قطب الأس الهيدروجيني هو نقطة التقاطع (التقاء) بين عالمين - الحل الداخلي للحساس والعينة قيد الاختبار. هناك مصطلحات متخصصة تستخدم لوصف المركبات وهيكلها وهندستها. كما تمت مناقشته ، تسمح التوصيلات لمحلول التحكم في القطب الكهربائي بدخول محلول الاختبار. في هذا الصدد ، فهي عرضة للتلوث ، والانسداد ، وخاصة في حالة العينات الزيتية ، أو العينات التي تحتوي على نسبة عالية من البروتين أو المعلقات (محاليل الطين). تستخدم بعض الأقطاب الكهربائية وصلة نسيجية. تستخدم الأقطاب الكهربائية الأكثر تكلفة مواد خزفية مسامية. بعض الوصلات مصنوعة من بلاستيك PTFE (بولي تترافلورو إيثيلين) وهي مصممة للاستخدام في البيئات القاسية ، بما في ذلك البيئات عالية الهيدروكربون. تكون مفاصل PTFE في بعض الأحيان كبيرة جدًا وتشبه حلقة حول لمبة زجاجية (تكون الوصلات الخزفية عادةً صغيرة ، وقطرها حوالي 1 مم فقط). يمكن أن تتلوث أي وصلات.
لحسن الحظ ، بالنسبة إلى الأحياء المائية في الشعاب المرجانية ، فإن مجسات الأس الهيدروجيني العالمية المزودة بوصلات من القماش أو السيراميك جيدة.
تنظيف أقطاب الأس الهيدروجيني
من الجدير بالذكر دائمًا أن الأقطاب الكهربائية هي أدوات بحث وتتطلب رعاية مناسبة. وعلى الرغم من أن الهيكل البلاستيكي متين للغاية ، إلا أن المصباح الزجاجي هش للغاية - ويمكن أن يؤدي التعامل بإهمال إلى كسره. الأقطاب الكهربائية التي تُستخدم أحيانًا فقط لا تتطلب تنظيفًا متكررًا ؛ ومع ذلك ، إذا كان القطب الخاص بك مغمورًا بشكل دائم في "الحساء العضوي" (كما هو الحال في بعض أحواض السمك) ، يُنصح علماء الأحياء المائية بتنظيف القطب بشكل منتظم. يحدث أن المسبار مغطى بالقاذورات البيولوجية والبروتين. تضيف التغذية (والفشل الكارثي للمضخات الغاطسة) دهونًا إلى ماء الحوض ، مما يساهم أيضًا في تلوث القطب. لحسن الحظ ، تساعد حلول التنظيف في الحفاظ على وظيفة القطب الكهربي. اتبع تعليمات المصنع. لا تفرك القطب - جففه دائمًا لمنع تفريغ الكهرباء الساكنة.
أقطاب هلامية قابلة للتعبئة وغير قابلة للتعبئة
يمكن إعادة تعبئة بعض الأقطاب الكهربائية بمحاليل مُصاغة خصيصًا ، بينما تمتلئ الأقطاب الكهربائية الأخرى بالهلام. بشكل عام ، تكون مستشعرات الهلام أبطأ في الاستجابة للتغيرات في درجة الحموضة. تمتلئ معظم أجهزة الاستشعار المصممة للاستخدام في أحواض السمك بالهلام.
معايرة
تعد المعايرة الصحيحة لقطب الأس الهيدروجيني شرطًا أساسيًا للحصول على نتائج دقيقة. يتم تبسيط العملية إذا كان الجهاز يوفر تعويضًا تلقائيًا لدرجة الحرارة (ATC.) توضح الأشكال 12-14 أمثلة لتأثير درجة الحرارة على معيار المعايرة (مرجع).
شكل 12. تأثير درجة الحرارة على 4.01 محلول هيدروفثاليت البوتاسيوم.
الشكل 13. تأثير درجة الحرارة على درجة الحموضة في محلول فوسفات ثنائي هيدروجين البوتاسيوم / فوسفات ثنائي الهيدروجين (6.865). لحسن الحظ ، تكون معايرات درجة حرارة الغرفة دقيقة إلى حد ما إذا تم استخدام أداة غير ATC.
الشكل 14. يمكن أن يتأثر الرقم الهيدروجيني لهذا المخزن المؤقت (بيكربونات الصوديوم / كربونات الصوديوم) بدرجة الحرارة (حالة أخرى لاستخدام جهاز ATC). يهاجم ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي المحلول بمرور الوقت.
تتطلب المعايرة الصحيحة لقطب الأس الهيدروجيني القليل من الصبر والاهتمام بالتفاصيل. يجب ترطيب المحولات الجديدة بشكل صحيح (راجع تعليمات الجهاز). على الرغم من حقيقة أن معايرة نقطة واحدة ممكنة ، فمن المستحسن إجراء معايرة من نقطتين (يجب أن ينخفض بينهما الرقم الهيدروجيني المتوقع). بالنسبة لأحواض أسماك الشعاب المرجانية ، استخدم المصدات 7.01 و 9 أو 10. يرجى ملاحظة أن بعض الأدوات قادرة على التعرف تلقائيًا على المخازن المؤقتة وبالتالي تتطلب استخدام حلول خاصة. قبل المعايرة ، تحقق من القطب الكهربائي بحثًا عن أي تلف (خاصة اللمبة الزجاجية). يجب ألا يكون هناك حشف حيوي على المصباح الزجاجي. إذا كان متاحًا ، استخدم محلول التنظيف الموصى به من قبل الشركة المصنعة. سيؤدي التنظيف المناسب إلى إزالة الحشف الحيوي والشحوم وتلوث البروتين وما إلى ذلك. يجب ملء القطب ، إذا كان قابلاً لإعادة التعبئة ، بمحلول موصى به من قبل الشركة المصنعة. عندما يكون القطب نظيفًا وبحالة جيدة ، ضعه في محلول المعايرة الأول. تأكد من أن المصباح الزجاجي للقطب الكهربائي والتوصيل مغموران تمامًا في محلول المعايرة (أستخدم دورًا بحجم 30 مم حيث يكون المخزن المؤقت 7 مم كافياً للمعايرة). حرك المحلول بقوة مع القطب الكهربي (في حالة عدم توفر محرك مغناطيسي) وانتظر حتى تتساوى درجة حرارة القطب والمحلول. أدخل القيمة في ذاكرة الجهاز (عادة يجب الضغط على الزر عندما يكون الجهاز في وضع المعايرة). اشطف القطب بالماء المقطر وجففه بمنشفة ورقية (يفضل مناديل معملية مثل مناديل كيموايب). لا تقم أبدًا بمسح الأقطاب الكهربائية بالورق - يمكن إنشاء كهرباء ثابتة ويمكن أن تؤثر على المعايرة وبالتالي على القراءات. في حالة نقطة معايرة واحدة ، تكتمل العملية. في حالة وجود نقطتي معايرة أو ثلاث نقاط ، يجب تكرار الإجراء. عند قياس الأس الهيدروجيني لعينة من الماء ، حرك المحلول يدويًا أو باستخدام أداة تقليب واترك وقتًا لتعويض درجة الحرارة. في الممارسة المختبرية ، يوصى بتسجيل الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة.
شيخوخة محاليل المعايرة
كما هو الحال مع معظم المواد الكيميائية ، تتدهور محاليل الأس الهيدروجيني بمرور الوقت. يتم تصنيع بعض المخازن المؤقتة لتكون مقاومة للتغيير ولها عمر افتراضي طويل (عدة سنوات). اختر المخازن المؤقتة التي لها تاريخ انتهاء الصلاحية على العبوة. وعمر التخزين المؤقت للكربونات أقصر عمومًا من المخزن المؤقت القلوي أو الحمضي بسبب التعرض لثاني أكسيد الكربون في الهواء. يجب التخلص من المخازن المؤقتة التي كانت على اتصال مع القطب أثناء المعايرة. إذا لاحظت أن المخزن المؤقت متعفن (عادة حوالي 4 مخازن مؤقتة) ، فتخلص منه بعيدًا. لا تستخدم مصدات لتصحيح درجة الحموضة في حوض السمك الخاص بك.
تخزين أقطاب الأس الهيدروجيني
تخزين مجسات الأس الهيدروجيني بشكل صحيح. الأهم من ذلك ، يجب أن يظل المصباح الزجاجي رطبًا. ثانيًا ، يجب ألا يسمح محلول المخزون بالتناضح بين المحلول نفسه والمحلول الداخلي / هلام الإلكترود. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تحتوي على مكون مضاد للميكروبات يمنع ظهور العفن والقاذورات.
يمكن العثور على المحاليل المؤقتة لمعايرة الأس الهيدروجيني وحلول المخزون والملحقات المطلوبة هنا: http://hannainst.com/ph-solutions
هانا إنسترومنتس ومدونات وموارد الأس الهيدروجيني
1.2. أدلة إلكترود الأس الهيدروجيني وقوائم المراجعة
3. أهم 10 أخطاء في قياسات الأس الهيدروجيني
4.
