قياس الأس الهيدروجيني - دليل نظرية الأس الهيدروجيني
معرفة الكيفية
دليل

قياس الأس الهيدروجيني - دليل نظرية الأس الهيدروجيني

معرفة الكيفية
دليل

دليل إلى قياس الأس الهيدروجيني - نظرية تطبيقات الأس الهيدروجيني المعملية

تعتمد قياسات الأس الهيدروجيني الصحيحة والدقيقة على أقطاب وأدوات موثوقة. ويعد اختيار الأجهزة المناسبة ومعالجتها وصيانتها ضروريًا للحصول على نتائج أمثل ولإطالة عمر الأجهزة.
تعتمد قياسات الأس الهيدروجيني الصحيحة والدقيقة على أقطاب وأدوات موثوقة. ويعد اختيار الأجهزة المناسبة ومعالجتها وصيانتها ضروريًا للحصول على نتائج أمثل ولإطالة عمر الأجهزة.

يركز دليل نظرية الأس الهيدروجيني هذا على تقديم وصف واضح وعملي حول كيفية قياس الأس الهيدروجيني في المختبر وبيئة العمل الميداني. وتم ذكر الكثير من النصائح والتلميحات حول النقاط المهمة ووصف القياس بالكامل فيما بعد مدعومة بالوصف النظري لقياسات الحموضة والقلوية. وتم أيضًا تسليط الضوء على الأنوع المختلفة للأقطاب الكهربائية للأس الهيدروجيني ومعايير محددة لاختيار القطب الكهربائي الصحيح المناسب
لعينة محددة.
 

جدول المحتويات:

  • مقدمة حول الأس الهيدروجيني.
  • اختيار القطب الكهربائي والتعامل معه
  • دليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها لقياسات الأس الهيدروجيني
  • النظرية الشاملة للأس الهيدروجيني

 

قم بتنزيل دليل نظرية الأس الهيدروجيني وتعرف على أساسيات القياسات الصحيحة والدقيقة للأس الهيدروجيني. احصل على نصائح وتلميحات ذكية من خبرائنا في الأس الهيدروجيني لأعمالك اليومية في المختبر وفي بيئة العمل الميداني.

نظرة عامة على دليل نظرية الأس الهيدروجيني:

1. مقدمة حول الأس الهيدروجيني

لماذا نصنف سائلاً يستخدم يوميًا مثل الخل كحمضي؟ إن السبب في ذلك هو احتواء الخل على الكثير من أيونات الهيدرونيوم الزائدة (H3O+) وهذا الفائض من أيونات الهيدرونيوم يجعل المحلول حمضيًا. وعلى الجانب الآخر، يجعل الفائض من أيونات الهيدروكسيل (OH) الشيء قاعديًا أو قلويًا. وفي الماء النقي؛ تكون جميع أيونات الهيدرونيوم متعادلة بفعل أيونات الهيدروكسيل وهذا المحلول هو ما نطلق عليه قيمة الأس الهيدروجيني المتعادلة.

H3O+ + OH ↔ 2 H2O

الشكل 1.

تفاعل الحمض مع القاعدة يكون الماء. إذا أصدرت جزيئات مادة ما أيونات الهيدروجين أو البروتونات عبر التفكك، فنطلق على هذه المادة حمضًا ويصبح المحلول حمضيًا. إن بعض الأحماض الأكثر شهرة تشمل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك وحمض الأسيتيك أول الخل. فيما يلي توضيح لتفكك الخل:

CH3COOH + H2O ↔ CH3COO + H3O+

الشكل 2. تفكك حمض الأسيتيك.

والأحماض ليست جميعها بنفس القوة. والعدد الكلي لأيونات الهيدروجين في المحلول هو ما يحدد مدى حمضية شيء ما. ثم تُحدد قيمة الأس الهيدروجيني باعتبارها اللوغاريتم السلبي لتركيز أيون الهيدروجين. (وبشكل دقيق، يتم تحديدها بواسطة نشاط أيونات الهيدروجين. للاطلاع على المزيد من المعلومات حول نشاط أيونات الهيدروجين، راجع الفصل 4.2).

pH = –log [H3O+]

الشكل 3. صيغة حساب قيمة الأس الهيدروجيني من تركيز أيونات الهيدرونيوم.

يمكن تحديد الاختلاف الكمي بين المواد الحمضية والقلوية بواسطة إجراء قياسات قيمة الأس الهيدروجيني. يتضمن الشكل 4 أمثلة على قيم الأس الهيدروجيني في المواد والكيماويات المستخدمة يوميًا:

 

... اطلع على المزيد في دليل نظرية الأس الهيدروجيني ....

 

1.1.   حمضي أو قلوي
1.2.   لماذا تقاس قيم الأس الهيدروجيني؟
1.3.   أدوات قياسات الأس الهيدروجيني
         أ) القطب الكهربي للأس الهيدروجيني
         ب) الأقطاب الكهربية المرجعية
         ج) أقطاب كهربية مجمعة
1.4.   دليل عملي لقياسات الأس الهيدروجيني الصحيحة
         أ) تحضير العينة
         ب) المعايرة
         ج) القطب الكهربي للأس الهيدروجيني
         د) الدقة المتوقعة للقياس
1.5   دليل تفصيلي خطوة بخطوة لقياسات الأس الهيدروجيني

2. اختيار القطب الكهربائي والتعامل معه

للحصول على قياسات الأس الهيدروجيني المثالية، يجب أولاً تحديد القطب الكهربي الصحيح.


تتمثل المعايير الأكثر أهمية للعينة فيما يلي: التركيب الكيميائي والتجانس ودرجة الحرارة ونطاق الأس الهيدروجيني وحجم الحاوية (قيود الطول والعرض). ويصبح الخيار ذا أهمية خاصة في العينات غير المائية، ومنخفضة التوصيلية، والغنية بالبروتين، واللزجة التي تتعرض فيها الأقطاب الكهربية الزجاجية المستخدمة لأغراض عامة إلى العديد من مصادر الخطأ.

ويعتمد زمن استجابة القطب الكهربي ودقته على عدد من العوامل. إجراء القياسات في قيم الأس الهيدروجيني القصوى أو التوصيلية المنخفضة قد يستغرق أطول من هذه المحاليل المائية في درجة حرارة الغرفة بأس هيدروجيني متعادل.

وفيما يلي شرح لأهمية الأنواع المختلفة للعينة من خلال اعتبار أن سمات القطب الكهربي المختلفة هي نقطة البداية. ومرةً أخرى، يتم بشكل أساسي مناقشة الأقطاب الكهربية للأس الهيدروجيني المجمعة في هذا الفصل.

 

قياس الأس الهيدروجيني - دليل نظرية الأس الهيدروجيني
الشكل 14. قطب كهربي مع وصلة سيراميكية.

أ) الوصلات السيراميكية

تختلف أشكال الفتحة التي يحتوي عليها الجزء المرجعي من القطب الكهربي للأس الهيدروجيني للمحافظة على الاتصال
بالعينة. تتطورت
هذه الأشكال بمرور الوقت بسبب الطلبات المختلفة الموضوعة
على الأقطاب الكهربية عند قياس العينات المختلفة. والوصلة "القياسية"
هي أبسط الأشكال وتُعرف باسم الوصلة السيراميكية. وتتكون من
قطعة سيراميكية مسامية يتم دفعها عبر العمود الزجاجي
للقطب الكهربي. بعد ذلك، تسمح هذه المادة المسامية بتدفق الإلكتروليت ببطء
خارج القطب الكهربي، لكنها تمنعه من الفيضان للخارج بحرية.
وهذا النوع من الوصلات مناسب للغاية لإجراء القياسات القياسية في المحاليل
المائية، ويعد METTLER TOLEDO InLab®Routine Pro مثالاً
على هذا القطب الكهربي. يوجد رسم تخطيطي لمبدأ هذه الوصلة
موضح أدناه في الشكل 14.

.. اطلع على المزيد في دليل نظرية الأس الهيدروجيني ....

2.1.     الأنواع المختلفة للوصلات
           أ) الوصلات السيراميكية
           ب) جلبات التوصيل / الوصلات الزجاجية الأرضية
           ج) الوصلات المفتوحة
2.2.     الأنظمة المرجعية والإلكتروليتات
2.3.     أنواع الغشاء الزجاجي وأشكال الغشاء
2.4.     الأقطاب الكهربية للأس الهيدروجيني لتطبيقات معينة
           العينات السهلة
           العينات المتسخة
           المواد المستحلبة
           العينات شبه الصلبة أو الصلبة
           العينات المستوية والعينات الصغيرة للغاية
           العينات الصغيرة وحاويات العينات الصعبة
           InLab®Power (Pro)
2.5.     صيانة القطب الكهربي
2.6.     تخزين القطب الكهربي
           التخزين لفترة قصيرة
           التخزين لفترة طويلة
           مستشعرات درجة الحرارة
2.7.     تنظيف القطب الكهربي
           الانسداد بكبريتيد الفضة (Ag2S)
           الانسداد بكلوريد الفضة (AgCl)
           الانسداد بالبروتينات
           أنواع الانسداد الأخرى للوصلة
2.8.     إعادة تكوين القطب الكهربي وعمره الافتراضي
2.9.     معلومات إضافية

 

3. دليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها لقياسات الأس الهيدروجيني

المشكلات التي تنشأ أثناء إجراء قياسات الأس الهيدروجيني قد تختلف مصادرها، من المقياس والكابل والقطب الكهربي وحتى المحاليل المنظمة ودرجة حرارة القياس والعينة (التطبيق). يجب تسجيل ملاحظة خاصة حول أعراض المشكلة فقد تكون مفيدة في تحديد أصل الخلل. يوفر الجدول التالي نظرةً عامة على الأعراض والأسباب:


القراءات عالية للغاية/منخفضة للغاية أو قراءات خارج المقياس "---"

  • تحقق من المقياس والكابل والقطب الكهربي وإجراء المعايرة ودرجة حرارة العينة

القيمة لا تتغير

  • تحقق من المقياس والكابل والقطب الكهربي

زمن الاستجابة بطيئ

  • تحقق من القطب الكهربي والعينة/التطبيق

إزاحة عالية بعد المعايرة

  • تحقق من القطب الكهربي والمحلول المعياري وإجراء المعايرة

ميل منخفض بعد المعايرة

  • تحقق من القطب الكهربي والمحلول المعياري وإجراء المعايرة

خطأ في المعايرة

  • تحقق من المقياس والقطب الكهربي والكابل والمحاليل المعيارية وإجراء المعايرة

قيم القياس المنحرف

  • تحقق من القطب الكهربي والعينة/التطبيق

 

... اطلع على المزيد في دليل نظرية الأس الهيدروجيني ....

 

3.1.     التحقق من المقياس والكابل
3.2.     التحقق من درجة حرارة العينة والتطبيق
3.3.     التحقق من المحاليل المعيارية وإجراء المعايرة
           بعض التلميحات بخصوص استخدام المحلول المعياري
3.4.     التحقق من القطب الكهربي

 

 

4. النظرية الشاملة للأس الهيدروجيني

ناقشنا في الأقسام السابقة النواحي العملية لقياسات الأس الهيدروجيني. وسيتعامل هذا الفصل بشكل أساسي مع الخلفية العملية لقياسات الأس الهيدروجيني ومخصص للقراء الذين يرغبون
في الحصول على فهم أساسي أكبر لنظرية الأس الهيدروجيني.

فتم أولاً وضع نظرية الأس الهيدروجيني الأساسية، ثم سنلقي نظرة على نظرية المستشعر وسنتحدث في النهاية عن بعض المواضيع الخاصة.

4.1. تعريف قيمة الأس الهيدروجيني

 

يعرِّف Sørenson الأس الهيدروجيني باعتباره اللوغاريتم السلبي لتركيز أيون H3O+:

pH = –log [H3O+]


ويتضح لنا من المعادلة أنه إذا تغير تركيز أيون H3O+ بمقدار عشري، تتغير قيمة الأس الهيدروجيني بمقدار وحدة واحدة. ويشرح ذلك بدقة مدى أهمية القدرة على قياس حتى التغيرات الصغيرة في قيمة الأس الهيدروجيني للعينة.
وتوصف نظرية الأس الهيدروجيني غالبًا بأيونات H+ من ناحية قيم الأس الهيدروجيني، وذلك على الرغم من أن الأيون الصحيح الذي تنبغي الإشارة إليه هو أيون الهيدرونيوم (أو كما يعرف بشكل رسمي وفقًا لـ IUPAC: أكسونيوم (H3O+):

H+ + H2O ↔ H3O+


والمواد الحمضية والقاعدية ليست هي فقط التي تُظهر سلوك تفكك لتكوين أيونات الهيدرونيوم، لكن الماء النقي يتفكك أيضًا ليشكل أيونات الهيدرونيوم والهيدروكسيد:

2 H2O ↔ H3O+ + OH



... اطلع على المزيد في دليل نظرية الأس الهيدروجيني ....

 

4.1.     تعريف قيمة الأس الهيدروجيني
4.2.     العلاقة بين التركيز والنشاط
4.3.     المحاليل المعيارية
           قدرة المحلول العياري (ß)
           قيمة التخفيف (ΔpH)
           تأثير درجة الحرارة (ΔpH/ΔT)
4.4.     سلسلة القياس في إعداد قياس الأس الهيدروجيني
           القطب الكهربي للأس الهيدروجيني
           القطب الكهربي المرجعي
4.5.     معايرة/ضبط إعداد قياس الأس الهيدروجيني
4.6.     تأثير درجة الحرارة على قياسات الأس الهيدروجيني
           اعتماد درجة الحرارة على القطب الكهربي
           التقاطع متساوي الحرارة
           المزيد حول ظواهر درجة الحرارة
           اعتماد درجة الحرارة على العينة المقيسة
4.7.     الظواهر في حالة محاليل القياس الخاصة
           خطأ قلوي
           خطأ حمضي
           التفاعلات مع الإلكتروليت المرجعي
           الوسائط العضوية

 

Thank you for visiting www.mt.com. We have tried to optimize your experience while on the site, but we noticed that you are using an older version of a web browser. We would like to let you know that some features on the site may not be available or may not work as nicely as they would on a newer browser version. If you would like to take full advantage of the site, please update your web browser to help improve your experience while browsing www.mt.com.