pH Metre
pH ölçümü bize neyi bilmemizi sağlar? pH metrelerinin var olduğunu ve kullanılmasının oldukça kolay olduğunu kabul etmek kolaydır. Ancak, tarihsel terimlerle düşünürsek, bu oldukça şaşırtıcıdır. pH metresinin, yeni kimyagerlerin bile hayal edemeyeceği şekillerde doğayı araştırmamıza nasıl olanak tanıdığını öğrenmek için okumaya devam ediniz.
pH Metre – Tarihçe ve İşleyiş
pH metreler dünyayı gözlemlememize nasıl yardımcı olur Bilimin ilerlemesi, dünyayı gözlemleme yeteneğimize büyük ölçüde bağlıdır. Kimyanın erken gelişiminde, bugün laboratuvarda yapmayı düşünmeyeceğimiz birçok gözlem yapılmıştır. Örneğin, bilim insanları bir asidin doğasını anlamaya çalışırken, keşfettikleri organik asitlerin ekşi tat verdiğini bulmuşlardır. Şimdi birçok şeyi daha iyi biliyoruz, en azından laboratuvarda kimyasalları tatmamamız gerektiğini. Yine de, bir asidi tat temelinde gözlemlemenin ne kadar asidik olduğunu ölçmeye yardımcı olmayacağı açıktı. Bunu, yeni dönem kimyagerler de fark etti, bu yüzden en azından bazı asitler için asidikliği ölçmenin yollarını buldular ve bunu genellikle titrasyonlarla yaptılar.
Titrasyondan, elektro-kimya temelinde pH ölçebilen cihazlara geçiş, pratik ihtiyaçlar tarafından motive edildi. Portakal ve limon gibi meyvelerde bulunan sitrik asit, lezzetlerinde önemli bir rol oynar ve turunçgil bazlı bir gıdanın pH’ını ölçebilmek önemliydi. Arnold Beckman adlı bir kimyager, turunçgildeki asidikliği ölçme zorluğuyla karşı karşıya kaldı ve 1930’larda en erken pH metrelerinden bazılarını üretti. Çalışmaları hakkında ulusal bir kimyasal dönüm noktasını anlatan bir site, icadı hakkında birçok detayı içerir: buraya tıklayın.
Bir kimyasal miktarı ölçmek için daha önce rutin olarak ölçülmeyen bir cihaz icat etmenin yaratıcılığının yanı sıra, pH metrelerinin gerçekten şaşırtıcı olan yanı, bilim insanlarının doğayı çok daha büyük bir hassasiyetle sorgulamalarına izin vermesiydi. pH, çözeltideki hidrojen iyonu (H+) miktarını ölçer. Bu miktar genellikle oldukça küçüktür. Asidik limon suyu çözeltisi bile sadece 0.01 M veya daha az H+ konsantrasyonuna sahiptir. Nötr su, 0.0000001 M H+ konsantrasyonuna sahiptir ve bazik çözeltiler, daha da küçük hidrojen iyonu konsantrasyonlarına sahiptir.
Bu nedenle, bir zamanlar ekşi tat deneyimi ile var olup olmadığını ölçülen bir kimyasal için, kimyagerler şimdi belirli bir kimyasalın (H+) miktarını belirtmek için son derece hassas sayısal değerler alabilirler, bu da bir çözeltinin ne kadar asidik (veya bazik) olduğunu gösterir. Bu ölçüm yeteneği, asitler ve bazlar arasındaki kimyasal denge hakkındaki teorik bilgi ile birleştiğinde, doğayı görme şeklimiz çok farklıdır.
pH metre, önemli kimyasalların konsantrasyonlarının doğru, nicel ölçümlerini mümkün kılarak doğayı araştırma şeklimizi değiştirdi. Bu cihaz, neredeyse her su çözeltisinin asit/baz davranışını araştırmayı mümkün kılar. Bir su gezegeninde yaşarken, bu yetenek çok önemlidir.
pH metre nasıl çalışır?
Elektrot Bir pH metresi, iç elektrot, referans elektrot ve yüksek giriş empedanslı metre olmak üzere üç farklı parçadan oluşur. Cam prob genellikle bu iki elektrotu içerir – iç elektrot ve referans elektrot. İç elektrot, Gümüş Klorür ile kaplanmış bir Gümüş telden (Ag/AgCl tel) oluşur ve referans elektrot genellikle aynı malzemelerden yapılır. Probun içinde pH 7 olan bir tampon çözeltisi bulunur. Ölçülen pH, probun içindeki referans tampon ile örnek çözeltisi arasındaki [H] farkıdır.
pH ölçümleri, bir örnek çözeltisinin pH okumasını tanımlanmış bir pH’a sahip referans çözeltisi ile karşılaştırarak yapılır, örneğin tampon çözeltiler. Bu nedenle, herhangi bir ölçüm yapmadan önce cihazın uygun tampon çözeltileri ile kalibre edilmesi önemlidir. Sağdaki şekil, pH metrelerle kullanılan bir cam elektrotun basit bir tasviridir (Kaynak: Elektrokimya Teorisi ve Uygulaması, Hach).
Kalibrasyon hakkında daha fazla bilgi için kalibrasyon sayfasını ziyaret edin.
Bir pH metre ne ölçer?
Elektronik bir pH metre, daha doğru pH ölçümleri elde etmek için kullanılır. pH metre, çözeltilerdeki hidrojen iyonu aktivitesini ölçmek için kullanılan bir araçtır – başka bir deyişle, bu cihaz bir çözeltinin asitliğini/bazikliğini ölçer. Hidrojen iyonu aktivitesi derecesi nihayetinde pH seviyesi olarak ifade edilir ve genellikle 1 ile 14 arasında değişir.
Bu pH ölçümü, hidrojen iyonu konsantrasyonu ve hidroksil iyonu konsantrasyonu oranı ile doğrudan ilişkilidir ([H] ve [OH], sırasıyla). Genel pH seviyeleri aşağıda listelenmiştir:
- Nötr çözüm: pH = 7
- Asidik çözüm: pH < 7
- Bazik çözüm: pH > 7
Nötr bir çözüm, hidrojen ve hidroksit iyonlarının eşit aktiviteleri nedeniyle 7 pH gösterir. Asidik çözeltiler 7’nin altında pH okumaları sergiler (hidroksit iyonu aktivitesine kıyasla daha yüksek hidrojen iyonu aktivitesi), bazik (veya alkali) çözeltiler ise 7’nin üzerinde pH seviyeleri sergiler (hidrojen iyonu aktivitesinden daha büyük hidroksit iyonu aktivitesi).
Uygulamalar
pH metreler şu endüstrilerde yaygın olarak kullanılır:
- Gıda ve içecek
- İlaç
- Petrol ve gaz
- Tarım
- Su arıtma tesisi
Bu, pH metrelerini kullanan endüstrilerin tam bir listesi olmasa da, pH metresinin bilimin önemli bir bileşeni olduğu ve hayatlarımız üzerinde büyük bir etkisi olduğu açıktır. Örneğin, atık su arıtma sürecinin hayati bir bileşeni olan atık suyun asidik seviyelerini ölçmek için kullanılabilirler. Güvenliği ve kalitesi sağlamak için gıda sınıfı ürünler ve kimyasal ürünlerin kesin pH değerini analiz etmek için kullanılırlar.
pH Metre – Kalibrasyon
Video Talimatı
Kalibrasyon nedir?
Kalibrasyon, ekipmanın hassasiyet ve doğruluğunu değerlendirmeyi ve ayarlamayı içeren önemli bir süreçtir. Bu süreç genellikle cihaz okumasındaki yanlılığı en aza indirmeyi amaçlar ve analitik kimyanın önemli bir bileşenidir.
pH metre için, elektrot çıkışında zamanla ve bir elektrottan diğerine küçük değişiklikler olabilir. Bu nedenlerden dolayı, doğru ve güvenilir ölçümler sağlamak için cihazın periyodik olarak kalibre edilmesi gerekmektedir.
Taze tampon çözeltileri kullanarak bir, iki veya çok noktalı kalibrasyon yapılmalıdır. Tampon çözeltileri, ilgilenilen pH aralıklarını kapsamalıdır. Genel olarak, çok noktalı kalibrasyon için üç tampon çözeltisi gereklidir – biri pH 7’nin altında, biri pH 7’de ve biri pH 7’nin üzerinde olan tampon çözeltiler.
Orion 410A pH metresi nasıl kalibre edilir?
- pH metresinin uygun şekilde takılı olduğundan emin olun.
- CALIBRATE modunu seçmek için düğmeye basın.
- pH elektrotunu deiyonize su ile temizleyin ve Fiber bez ile nazikçe kurulayın.
- pH elektrotunu pH7 kalibrasyon çözeltisine yerleştirin.
- “yes” tuşuna basın ve okuma pH = 7 ve ‘ready’ gösterene kadar bekleyin.
- pH7’deki kalibrasyonu onaylamak için “yes” tuşuna basın.
- Elektrotu tekrar deiyonize su ile iyice temizleyin ve Fiber bez ile kurulayın.
- pH4 tampon çözeltisi ile adım 4-6’yı tekrarlayın.
- Örnek çözeltinizin pH’ını ölçün.
Herhangi bir kalibrasyon veya örnek ölçümünden önce ve sonra elektrotu DI (safsu) su ile temizlemeyi ve Fiber bez ile kurulamayı unutmayın!
pH Metre – Güvenlik
Çözeltilerle İlgili Genel Güvenlik
- Tampon çözeltilerini dikkatli kullanın. Bu çözeltiler göz ve cilt tahrişine neden olabilir ve yutulduğunda veya solunduğunda zararlı olabilir.
- Çözeltilerle çalışırken her zaman eldiven, gözlük ve laboratuvar önlüğü giyin.
- Tampon çözeltileri her zaman doğru pH değerinde okunmalıdır.
- Elektrotları, deiyonize su ile iyice durulamadan tampon çözeltilerine daldırmayın.
- Tampon çözeltilerini diğer çözeltilerle karıştırmayın veya örneklerle kirletmeyin.
Elektrotlarla İlgili Genel Güvenlik
- Elektrotlar kırılgandır ve kolayca zarar görebilir. Elektrotları kullanırken dikkatli olun.
- Cam elektrotları kullanmadığınız zamanlarda saklama çözeltisinde muhafaza edin.
