اسید سنج چگونه کار می کند؟

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 ترانست 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.

مقیاس PH

ولتاژ تولید شده توسط یک واحد PH مثلا از (8.00- 7.00=PH) معمولا حدود mv60 می باشد. اگر چه اسید سنج های کنونی شامل ریزپردازنده هایی هستند که امکان تصحیح دما و کالیبراسیون را دارند، هنوز هم اسید سنج های مدرن مشکل رانش (تغییرات تدریجی) را دارند و ضرورت کالیبراسیون مکرر آن ها را باعث می شود.
اصلاحات انجام شده در شیمی شیشه باعث شد تا آلودگی های ناشی از یون های نمک و هالوژن متوقف شود. الکترود مرجع، که بطور سنتی از کلرید نقره استفاده می شد (AgCl) با الکترود جیوه سفید (HgCl2) در محلول کلرید پتاسیم (KCl) بعنوان ژل (شبیه ژلاتین) جایگزین شد. اما الکترودها عمر دائمی ندارند و زمانی که رانش آن ها از حد قابل قبول فراتر رفت یا زمان تثبیت طولانی شد باید تعویض شوند.
زمانی که دو فلز باهم تماس پیدا می کنند با توجه به تفاوت تحرک الکترون درآن ها 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.

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

کارکرد اسید سنج

یک اسید سنج در اصل پتانسیل الکتروشیمی بین یک مایع معلوم در داخل الکترود شیشه ای و یک مایع مجهول در بیرون را اندازه گیری می کند. بدلیل اینکه حباب شیشه ای نازک بیشتر به یون های کوچک و سریع الانتقال هیدروژن اجازه فعل و انفعال با شیشه را می دهد، الکترود شیشه ای پتانسیل الکتروشیمی یون های هیدروژن یا پتانسیل هیدروژن را اندازه می گیرد. 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 یون ها از الکترود مرجع لازم می باشد. اسید سنج نباید برای مایعات عبوری با رسانایی کم استفاده شود (بنابراین اندازه گیری در داخل محفظه های کوچک ترجیح داده می شود).
اسیدسنج 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 می کند. 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 می باشد. 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 چیست؟

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 اسید سنج های مدرن یک پراب ترمیستور دمایی دارند که اجازه تصحیح خودکار دما زمانیکه PH در اثر دما تغییر می کند را می دهد.
به هر حال در اسید سنج های مدرن برای جلوگیری از خشک شدن الکترودشان با آب شیر یا کلرید پتاسیم شستشو داده میشوند. در صورت اندازه گیری آب دریا، اسیدسنج می تواند با آب دریا مرطوب نگه داشته شود. به هر حال برای زمان های 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 سنج ها در آب مقطر توصیه نمی شود.

 نکته درمورد پراپ PH

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 باشید محلول های کالیبراسیون از بافرهای شیمیایی تشکیل می شوند که سعی می شود مقدار PH آن ها ثابت نگه داشته می شود، بنابراین آلودگی شیشه نمونه با یک بافر واقعا خطرناک می باشد.
زمانی که مقادیر PH با مواد معلوم مقایسه شود، بیشتر قابل فهم می شود. توجه داشته باشید که مقیاس PH لگاریتمی بوده و هر مقدار بعدی 10 برابر کمتر یون های هیدروژن دارد. 0=PH بیشترین مقدار را دارا بوده و بالاترین میزان اسید را دارد.

بهترین اسید سنج های روز بازار کدامند؟

در حال حاضر نماینده بهترین اسید سنج های بازار که توانسته اند در سال های اخیر به طور چشمگیری رضایت مصرف کنندگان را به خود جلب نمایند، اسیدسنج های برند جهانی و معتبر EXTECH می باشند که با داشتن سابقه خوب و کیفیت بالا جایگاه مطمئنی برای خود در بازار کسب نموده اند. از نمونه های پر فروش و پر کار این برند می توان به اسید سنج مدل RE300 اشاره نمود.