ตัวบ่งชี้ PH: ประเภทของตัวบ่งชี้และวิธีการทำงาน - เคมี - 2024

ตัวชี้วัดค่า pHที่มีความสำคัญในการกำหนดจำนวนเงินค่า pH ที่พบในสื่อที่เฉพาะเจาะจง เมื่อพูดถึงแนวคิดเรื่อง pH แสดงถึงความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน (H ₃ O ⁺ ) ที่มีอยู่ในสารละลายในน้ำ

ในทำนองเดียวกันจะวัดด้วยสเกลลอการิทึมเชิงลบระหว่าง 0 ถึง 14 โดยที่สารละลายที่มี pH ต่ำกว่า 7 ถือว่าเป็นกรดส่วนที่มี pH มากกว่า 7 เป็นพื้นฐานและค่า pH ที่มีค่าเท่ากับ 7 ถือเป็นสารละลายเป็นกลาง พารามิเตอร์นี้แสดงดังต่อไปนี้ด้วยสมการ Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log ₁₀ (/)

ในนิพจน์ข้างต้น pKa แสดงถึงลอการิทึมเชิงลบของค่าคงที่การแยกตัวของกรดและความเข้มข้นของโมลาร์และเป็นของกรดอ่อนและเบสคอนจูเกตตามลำดับ การทราบค่า pH ช่วยให้สามารถศึกษาคุณภาพของน้ำและอาหารและสามารถรักษาความสามารถในการทำซ้ำของผลิตภัณฑ์เคมีที่ซับซ้อนได้

ประเภท

ตัวบ่งชี้ pH มีสามประเภทหลัก ได้แก่ ตัวบ่งชี้ของเหลวกรดเบสซึ่งทำงานภายในช่วง pH ที่กำหนด กระดาษและวัสดุบ่งชี้อื่น ๆ ที่เปลี่ยนสีเมื่อตัวอย่างของเหลวหรือก๊าซถูกเพิ่มลงในพื้นผิว และเครื่องวัดค่า pH แบบดิจิตอลซึ่งวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้ว

ตัวบ่งชี้ของเหลว

ตัวบ่งชี้ของเหลวคือกรดอินทรีย์หรือเบสอ่อนที่มีสีแตกต่างกันขึ้นอยู่กับรูปแบบที่เป็นกรดหรือพื้นฐาน สิ่งเหล่านี้ทำงานภายในช่วงที่ จำกัด โดยจะเปลี่ยนสีเมื่อถึงค่านี้และหยุดสีที่แตกต่างกันเมื่อถึงระดับสูงสุดของช่วง

ในการทำงานควรใช้เฉพาะในโซลูชันที่สามารถสังเกตการเปลี่ยนสีได้ (ควรเป็นแบบไม่มีสี)

มีตัวบ่งชี้ของเหลวจำนวนมากที่มีสีและช่วง pH ที่แตกต่างกัน ได้แก่ cresol red (แดงถึงเหลืองในช่วง 0.2 ถึง 1.8) เมธิลเรด (แดงเป็นเหลืองในช่วง 4 , 2 ถึง 6.2), โบรโมเครซอลกรีน (สีชมพูถึงฟ้า / เขียวจาก 4.2 ถึง 5.2) และฟีนอฟทาลีน (ไม่มีสีถึงชมพูในช่วง 8.0 ถึง 10.0)

ตัวบ่งชี้เหล่านี้เป็นที่นิยมสำหรับระดับในสาขาเคมีวิเคราะห์แม้ว่าคุณจะต้องมีการฝึกอบรมระดับหนึ่งเพื่อปฏิบัติตามแบบฝึกหัดนี้อย่างถูกต้อง

เอกสารตัวบ่งชี้

กระดาษที่ใช้วัด pH มีหลายประเภท แต่ที่รู้จักกันดีเรียกว่ากระดาษลิตมัสซึ่งทำจากผงที่มาจากไลเคน

กระดาษลิตมัสใช้เพื่อทราบว่าสารละลายของเหลวหรือก๊าซเป็นกรดหรือเป็นพื้นฐาน (โดยไม่ทราบว่าค่า pH ที่แน่นอนจะเป็นเท่าใดหรือประมาณค่าได้) และมีการนำเสนอสองแบบคือสีน้ำเงินและสีแดง

กระดาษลิตมัสสีน้ำเงินจะเปลี่ยนเป็นสีแดงภายใต้สภาวะที่เป็นกรดและกระดาษลิตมัสสีแดงจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินภายใต้สภาวะพื้นฐานหรืออัลคาไลน์และสามารถรีไซเคิลเพื่อทดสอบย้อนกลับได้เมื่อกระดาษเปลี่ยนสีไปแล้ว

ข้อ จำกัด ที่ทราบของกระดาษเช่นไม่สามารถให้ค่า pH ที่แน่นอนหรือโดยประมาณและความสามารถในการเปลี่ยนเป็นสีอื่นเมื่อทำปฏิกิริยากับสารประกอบบางชนิดทำให้กระดาษถูกแทนที่ด้วยตัวบ่งชี้ของเหลวและ / หรือเครื่องวัด pH

ค่า pH เมตร

เครื่องวัดค่า pH เกิดจากความต้องการของนักวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการเพื่อให้ได้ค่าที่แน่นอนของพารามิเตอร์นี้ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ด้วยตัวบ่งชี้กระดาษหรือตัวบ่งชี้ของเหลว

ขึ้นอยู่กับการวัดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่าง pH ของอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรดอ้างอิง

การทำงานของเครื่องวัดค่า pH เหล่านี้จะอธิบายในเชิงลึกมากขึ้นในหัวข้อถัดไป แต่โดยทั่วไปแล้วตัวบ่งชี้เหล่านี้ถือเป็นความเป็นเลิศที่แม่นยำที่สุดโดยให้ตัวเลขที่แม่นยำ (ถึงความแม่นยำ 0.01 หน่วย pH) ของพารามิเตอร์และการนับ ด้วยความไวและความเร็วที่เหนือกว่าอีกสองวิธี

นอกจากนี้ยังสามารถวัดลักษณะอื่น ๆ เช่นของแข็งที่ละลายได้การนำไฟฟ้าและอุณหภูมิของสารละลาย

ข้อเสียเพียงประการเดียวของเครื่องวัดค่า pH ประเภทนี้คือเป็นอุปกรณ์ที่บอบบางและนอกเหนือจากการสอบเทียบเบื้องต้นที่ต้องดำเนินการโดยช่างเครื่องมือหรือผู้ที่ชื่นชอบอุปกรณ์แล้วพวกเขายังต้องทำความสะอาดเป็นประจำเพื่อป้องกันไม่ให้อิเล็กโทรดสะสมวัสดุ

พวกเขาทำงานอย่างไร?

ตัวบ่งชี้ของเหลว

ตัวบ่งชี้ของเหลวเปลี่ยนสีเนื่องจากการกระทำของโปรตอนหรือดีโพรโทเนชันในโครงสร้าง (ขึ้นอยู่กับลักษณะพื้นฐานหรือความเป็นกรดของตัวบ่งชี้) ซึ่งขึ้นอยู่กับสมดุลของปฏิกิริยาดังนี้ HIn + H ₂ O ↔ H ₃ O ⁺ + ใน^-

นั่นคือเมื่อเพิ่มอินดิเคเตอร์ลงในสารละลายแล้วหากสมดุลของตัวกลางนี้เริ่มมีแนวโน้มไปในทิศทางตรงกันข้ามเนื่องจากไฮโดรเนียมไอออนเพิ่มขึ้นหรือลดลง (อีกครั้งขึ้นอยู่กับลักษณะของอินดิเคเตอร์) มันจะเปลี่ยนสีจนในที่สุด คงอยู่ในสีใหม่ที่ไม่เปลี่ยนแปลง

เอกสารตัวบ่งชี้

กระดาษตัวบ่งชี้โดยเฉพาะกระดาษลิตมัสต้องสัมผัสกับสารละลายเพื่อวิเคราะห์อย่างรอบคอบเพื่อให้วัดได้อย่างถูกต้อง

นั่นคือในสารละลายของเหลวไม่ควรนำเข้าไปในสารละลายอย่างสมบูรณ์ แต่ควรหยดด้วยหรือสัมผัสกับตัวอย่างของสารสั้น ๆ

ในกรณีของสารละลายที่เป็นก๊าซก๊าซจะต้องผ่านพื้นผิวของกระดาษเพื่อให้สัมผัสและเปลี่ยนสีได้

ค่า pH เมตร

ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้เครื่องวัดค่า pH ทำงานโดยใช้ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่าง pH และอิเล็กโทรดอ้างอิง

เครื่องวัด pH จะวัดแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้วในสารละลายและแสดงผลลัพธ์ที่แปลงเป็นค่า pH ที่สอดคล้องกัน

อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยอิเล็กโทรดคู่หนึ่งซึ่งหนึ่งในนั้นเป็นโลหะและไม่ไวต่อ pH ของสารละลาย - และเครื่องขยายเสียงอิเล็กทรอนิกส์แบบธรรมดา สำหรับการสอบเทียบอุปกรณ์จะได้รับการปรับเทียบด้วยสารละลาย pH ที่ทราบ

อ้างอิง

1. แคโรไลนา (เอสเอฟ) การวัดค่า pH: ตัวบ่งชี้กระดาษและเมตร สืบค้นจาก carolina.com
2. บริษัท , S. (sf). ช่วงตัวบ่งชี้ pH (ค่า pH จากน้อยไปมาก) กู้คืนจาก sciencecompany.com
3. LibreTexts (เอสเอฟ) ตัวบ่งชี้ pH สืบค้นจาก chem.libretexts.org
4. ThoughtCo (เอสเอฟ) นิยามและตัวอย่างตัวบ่งชี้ pH กู้คืนจาก thoughtco.com
5. วิกิพีเดีย (เอสเอฟ) เครื่องวัดค่า pH สืบค้นจาก en.wikipedia.org