ما هو الأس الهيدروجيني
الأس الهيدروجيني هو مقياس لدرجة حموضة أو قلوية المياه الأساسية، ويكون نطاق الأس الهيدروجيني يتراوح من 0 إلى 14 ، مع اعتبار الرقم 7 محايد، ويعبر الأس الهيدروجيني إذا كان أقل من 7 إلی أن المياه حمضية، بينما في حالة كان الأس الهيدروجينى أكبر من 7 يعني أن الماء قاعدي، ويعبر الأس الهيدروجيني عن جودة المياه.
يحدد الرقم الهيدروجيني pH كمية أيونات H+ في المحلول، بتعريف نظري يعتمد على اللوغارتمي لمعكوس نشاط أيون الهيدروجين، H+.
الأس الهيدروجيني يرتبط مباشرة بتركيز البروتونات فقط عندما يكون المحلول مخففا جدا. ومع ذلك، يتم تحديد الأس الهيدروجيني بدقة باستخدام مستشعرات أيونية حساسة للأس الهيدروجيني تستجيب لنشاط البروتونات، بدلا من التغيرات في تركيز البروتونات. وبالتالي، يتم تجاهل التعريف النظري للأس الهيدروجيني وتحديده بدقة وفقا لمعادلة نيرنست .
أهمية قياس الأس الهيدروجيني في التطبيقات الحياتية
- في صناعة الأغذية : يتم استخدام الأس الهيدروجيني بشكل أساسي للتحكم في التفاعلات الفيزيائية والكيميائية الضرورية لإنتاج الغذاء ومنع نمو مسببات الأمراض، ويتجلى ذلك أثناء إنتاج منتجات الألبان والمشروبات الكحولية لأنها تنطوي على التخمير .
تعمل الخمائر والقوالب المفيدة التي تقوم بتعديل مواد الإدخال كيميائيًا على النحو الأمثل عند درجات حموضة معينة ، علاوة على ذلك، يجب مراقبة قيم الأس الهيدروجيني لمنع نمو الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض التي يمكن أن تسبب تلف الطعام ، أو تؤثر سلبًا على طعم وجودة المنتج النهائي ، وبالتالي يمكن لمعدات قياس الأس الهيدروجيني الدقيقة أن تضمن جودة المنتج والامتثال للوائح سلامة الأغذية .
- الصناعة الكهروكيميائية : في صناعة الكيمياء الكهربائية، يعد قياس الأس الهيدروجيني أمرًا أساسيًا لعمليات الطلاء ونقش سطح المعدن وتجميع البطاريات ، سيؤثر الرقم الهيدروجيني لمحلول الطلاء على اللوحة النهائية ، قد يزيد الرقم الهيدروجيني غير الصحيح من قابلية السطح المطلي للتقشير ، وينتج عنه لون وتشطيب دون المستوى الأمثل .
ينتج عن عملية الأكسدة الأنودية طبقة من الأكسيد على سطح المعدن لزيادة مقاومته للتآكل، ومن الضروري معالجة الأس الهيدروجيني لمحلول المعالجة لتحقيق الجودة المرغوبة في النهاية .
- صناعة الورق والمنسوجات : تتطلب صناعة الورق والمنسوجات قياسات دقيقة لمستوى الحموضة الهيدروجينية لضمان عدم تلوث مياه الصرف الناتجة من المصانع والحفاظ على المعدات والبيئة .
تحتوي مياه الصرف عادة على نفايات سائلة يمكن أن تلتصق بالأقطاب الكهربائية المستخدمة في صناعة الورق ، لإزالة هذه المخلفات الصلبة العالقة ، تتم إضافة عوامل التلبد التي تعزز ترسيب الجسيمات ، تحدث معالجة مياه الصرف الصحي في خزانات التسريب، يتم قياس الأس الهيدروجيني ، وتعديله لتقليل الأضرار التي لحقت بالخزان ، واكتشاف نقطة نهاية العملية .
في صناعة المنسوجات، يعد قياس ال pH ضروريًا في عملية الصبغ، حيث تحدد قيم ال pH المحددة سرعة المعالجة وطول عمر الصبغة .
ما هي الأحماض والقلويات
- يعرف الحمض وفقًا لتعريف Arrhenius بأنه أي مادة تنتج أيونات الهيدروجين المنفصلة (H+) أو أيونات الهيدرونيوم (H3O+) عندما يتم حلها في الماء .
- تنتج المادة القاعدية الهيدروكسيل (OH-) عندما تذوب في الماء .
مقياس الأس الهيدروجيني
عدادات الأس الهيدروجيني هي أجهزة إلكترونية مكونة من مسبار قياس خاص، والذي يكون عادة عبارة عن قطب كهربائي زجاجي أو ترانزستور ذو تأثير انتقائي للأيونات (ISFET) في بعض الحالات، ويتم توصيله بمقياس إلكتروني لعرض الرقم الهيدروجيني العشري. يجب معايرة مقياس الأس الهيدروجيني قبل استخدامه ضد المحاليل العازلة لنشاط أيون الهيدروجين المعروف، وعند القياس يجب مراعاة تأثير درجة الحرارة على قراءة الأس الهيدروجيني .
المنهجية القياسية لقياس الأس الهيدروجيني
- تتكون أجهزة قياس الأس الهيدروجيني من قطب كهربائي زجاجي مصنوع من غشاء زجاجي خاص محكم الإغلاق في النهاية مكونا لمبة ، يوجد داخل الزجاج محلول حموضة داخلي قياسي ، عادة 1 M HCl، جنبا إلى جنب مع قطب مرجعي داخلي ، RE في (عادةً قطب سلك Ag / AgCl)، يسمى هذا الحل المرجعي للأس الهيدروجيني المعروف.
- يتم تحويل الأنبوب الثاني الكهربائي RE عن طريق وضعهما في أنبوب خارجي مغمور في بوكل، ويشكل هذا الأنبوب الخارجي حاوية متحدة المركز حول الأنبوب الزجاجي المغلق الأول الذي يحتوي على 1 M HCl .
- الأنبوب الخارجي مصنوع من زجاج حساس للأس الهيدروجيني ويتلامس مع محلول الاختبار من خلال فتحة تسمى الحجاب الحاجز المسامي ، يعد تضمين قطب مرجعي مغطى بالأنبوب الداخلي ضروريا ، لأن الرقم الهيدروجيني معروف ، ويمكن مقارنته بمحلول اختبار بحيث يمكن تحديد قيمة الرقم الهيدروجيني ، يسمى هذا الإعداد مجموعة قطب الأس الهيدروجيني .
- قبل القياس، ينبغي معرفة رقم الهيدروجيني للماء المقطر .
ما هو توازن الأس الهيدروجيني
يُعرف توازن الأس الهيدروجيني في جسمك أيضًا باسم التوازن الحمضي القاعدي، وهو مستوى الأحماض والقواعد في دمك التي يعمل جسمك بشكل أفضل عندما يكون في حالة توازن .
تم تصميم جسم الإنسان بطريقة تحافظ بشكل طبيعي على توازن صحي بين الحموضة والقلوية. تلعب الرئتان والكليتان دورا أساسيا في هذه العملية. المستوى الطبيعي لقيمة الأس الهيدروجيني في الدم هو 7.40 على مقياس يتراوح من 0 إلى 14. حيث يكون الرقم 0 هو أعلى مستوى للحموضة والرقم 14 هو أعلى مستوى للقلوية. قد تختلف هذه القيمة قليلا في أي اتجاه. إذا كانت الرئتان أو الكليتان غير صحيتين، فقد يتعرض مستوى الأس الهيدروجيني في الدم لعدم التوازن. يمكن أن يؤدي اختلال التوازن الحمضي القاعدي إلى حالات طبية تعرف باسم اضطرابات الحموضة والقلوية. وكلتا الحالتين تحتاجان إلى علاج من قبل أخصائي طبي، وليس مجرد تغييرات في النظام الغذائي .
كيفية اختبار الحموضة باستخدام ورق عباد الشمس
- في الكيمياء، يقيس مقياس الأس الهيدروجيني اللوغاريتمي ما إذا كان المحلول حمضي أو متعادل أو قلوي ، مقياس الأس الهيدروجيني القياسي يمتد من 0 إلى 14 ، قراءة 7 متعادلة ، بناء على الرقم الهيدروجيني للمياه النقية ، تحتوي المحاليل الحمضية على درجة حموضة أقل من 7 ، بينما تحتوي المحاليل الأساسية على درجة حموضة أعلى من 7 .
- ورق عباد الشمس هو مؤشر كيميائي يتغير لونه استجابة لدرجة الحموضة؛ في المحاليل الحمضية، يتحول ورق عباد الشمس الأزرق إلى اللون الأحمر على الفور .
- ارتدِ قفازات ونظارات واقية من المطاط .
- قص قطعة واحدة من ورق نبات العباد الشمس .
- يتم غمس أحد طرفي ورقة عباد الشمس في المحلول، ثم سحبه على الفور .
إذا لاحظت أن جزء من ورق عباد الشمس الأزرق الذي تعامل مع المحلول تحول إلى اللون الأحمر، فهذا يدل على أن المحلول حامضي، وإذا استمرت الورقة عباد الشمس باللون الأزرق، فإن الحل إما قلوي أو متعادل .