מד pH הוא מכשיר מדעי המודד את פעילות המימן-יון בתמיסות על בסיס מים, המציין את חומציותו או בסיסיותו המתבטאת כ- pH. המד נמדד על ידי בדיקת ריכוז היונים ההידורניים בתמיסה תוך שריכוז של יונים מסייע להעלאת רמת ה PH בגוף האדם או בכל חומר שנבדק. מד pH עובד כמו מד מתח: הוא מודד את המתח (הפוטנציאל החשמלי) שמייצר התמיסה שאת חומציותה אנו מעוניינים, משווה אותה למתח של פתרון ידוע ומשתמש בהפרש המתח. בעצם המד קורא את התכונות החשמליות שהושפעו מהחומציות
טווח המדידה של מד PH אותו אנו מודדים נע תמיד בין 0-14.חשוב לדעת שככל שהמספר יהיה נמוך יותר – כך רמת החומציות גבוהה יותר.מתחת ל7 אלו ערכים חומציים ואילו מעל ל7 הערכים בסיסיים.
מדידת חומציות במד PH דיגיטלי היא דרך מהירה ומדוייקת למדידה. זה נוח ופשוט לקרוא את התוצאה מצג דיגיטלי.
איך מודדים את הPH:
1.אינדיקטור-נייר לקמוס משנה את צבעו לפי רמת ה-pH של התמיסה. לכל אינדיקטור יש רגישות לטווח pH מצומצם, שבו הוא משנה את צבעו.
2.מד pH אלקטרוני-PH מתבסס על השפעת החומציות על התכונות החשמליות של התמיסה. מדי pH אלקטרוניים נחשבים למדויקים מאוד.
לפני כל מדידה יש לבצע כיול של המכשיר עם שלוש נוזלי כיול של 4,7 ו-10.
-מדי ה-PH האלקטרוני יכול להגיע כמכשיר קטן לכיס שהו הצג והאלקטרודה מגיעים ביחידה אחת,
או כמכשיר נייד שבו האלקטרודה מחוברת לצג בכבל חשמלי באורך 1 מטר.
או כמכשיר מעבדתי שולחני שבה האלקטרודה מחוברת למככשיר בכבל ש ל1 מטר.
-האלקטרודות נבדלות זו מזו במעטפת שלהן-זכוכית,פלסטיק,דקה,דקירה,שטוחה,
יש לשטוף אותן אחרי כל בדיקה ולאחסן אותן בנוזל שימור,אורך חיי אלקטרודה כשנה עד שנתיים(גם אם לא ענעשב בה שימוש)
אלקטרודת זכוכית מיועדת לעבודה היא קלה לניקוי אך שבירה ורגישה למכות מכניות,יש אלקטרודה דקה בקוטר 5מ"מ
שמיועדת למדידות של כמויות קטנות של נוזל(1מ"ל).
אלקטרודת פלסטיק מיועדת למדידות שנעשות בשטח אך שימושית מאד גם במעבדות במכשירים נייחים.
אלקטרודת דקירה שימושית בתעשיית המזון כשבודקים מזונות ,גבינות,סלטים ומאכלים מבושלים.
אלקטרודה שטוחה מיועדת לקרמיםוג'לים ושימושית בתעשיית הקוסמטיקה והמזון.
מדידת PH , חומציות, בסיסיות.
PH הוא מדד לרמת החומציות של תמיסות. ה-PH משפיע על תחומים רבים, כמו תפקוד התאים בגוף, זירוז תגובות כימיות ועוד.
אחת מתגובות היסוד בכימיה היא תגובת חומצה-בסיס, שמתרחשת בין חומרים המסווגים כחומצה לחומרים המסווגים כבסיס. כדי להקל על סיווג החומרים נקבע מדד חומציות שנקרא גם מדד pH .
התחום השכיח במדד החומציות הזה הוא בין 0 ל-14.
מים מזוקקים מקבלים בו את הערך הניטראלי 7.
PH הינו log- של ריכוז יוני H+ בתמיסה נתונה, על כן ה-pH של מים הוא 7 (-log 10-7) - .
תמיסה חומצית : אם צפיפות H + גבוהה מ- OH-, החומר חומצי; כלומר, כמות ה- pH קטנה מ- 7 . ככל שהערך נמוך יותר החומצה מוגדרת חזקה יותר.
תמיסה בסיסית : אם עוצמת OH גבוהה מ- H +, החומר בסיסי, כלומר ערך pH גבוה מ- 7. וככל שהערך גבוה יותר כך הבסיס נחשב חזק יותר.
תמיסה נטרלית : אם קיימים כמויות זהות של יונים H + ו- OH-, החומר הוא ניטרלי, עם pH של 7.
מים מזוקקים נמצאים בשיווי משקל עם תוצרי הפירוק שלהם – הידרוכסיד (-OH) והידרוניום H)+).
מדידת אלקטרונית של חומציות/בסיסיות/PH – נעשית על ידי אלקטרודת PH שמחוברת למכשיר מדידה מיוחד.
אלקטרודת pH
אלקטרודות pH בנויות בדרך כלל מזכוכית מיוחדת החשה את ריכוז יון המימן. זכוכית זו מורכבת בדרך כלל מיוני מתכת אלקלית. יוני המתכות האלקליות של הזכוכית ויוני המימן בתמיסה עוברים תגובה להחלפת יונים, ויוצרים מתח חשמלי (הפרש פוטנציאלים חשמלי).
בבדיקת pH משולבת, הזן הנפוץ ביותר, יש למעשה שתי אלקטרודות בגוף אחד. חלק אחד נקרא אלקטרודת ה- pH המדידה, והשנייה אלקטרודת הייחוס. המתח החשמלי שנוצר במוצא הכבל של האלקטרודה נובע מיוני המימן החופשיים הקיימים בתמיסה.
המוצא של אלקטרודת ה- pH הינו מתח חשמלי משתנה כפונקציה של יוני המימן החופשיים הקיימים בתמיסה.
מתח חשמלי זה נקרא על ידי מכשיר המדידה.
מוצא האלקטרודה כפונקציה של ה PH הינו במתחים חשמליים של מיליוולטים mV .
הטווח של ה mV נע בין פלוס 420 למינוס 420 mV.
ב- pH של 7.0 ערך ה- mV הוא 0.
כל שינוי ביחידת pH שלמה מתאימה לשינוי של כ ± 60 mV.
ככל שערכי ה- pH חומציים יותר ערכי ה- mV הופכים גדולים יותר.
לדוגמא, pH של 4.0 מתאים לערך של 180 mV.
כאשר ערכי ה- pH הופכים בסיסיים יותר ערכי ה- mV הופכים לשליליים יותר; pH = 9 תואם מינוס 120 mV.
אלקטרודות pH זמינות במגוון סגנונות ליישומי מעבדה ויישומים תעשייתיים כאחד.
אלקטרודות שבנויות מזכוכית, קלות לניקוי אך רגישות לשבירה.
אלקטרודות שבנויות מפלסטיק , קשות לניקוי אך עמידות יותר מפני שבירה.
אלקטרודת ה- pH, בשל אופי בנייתה, צריכה להישמר לחה כל העת. על מנת לפעול כראוי, יש להזין את קצה האלקטרודה, כשאינו בשימוש בנוזל שימור מיוחד.
לאלקטרודות ה- pH יש צמתים המאפשרים לתמיסת המילוי הפנימית של אלקטרודת המדידה לדלוף החוצה לתמיסה הנמדדת. צמתים אילו עלולים להתייבש , להיסתם ולפגוע בתפקודה ולכן יש למנוע את יבוש הקצה האלקטרודה .
אם יש חשד לצומת סתום עדיף להשרות את החיישן במי ברז חמים כדי להמיס את החומר ולנקות את קצה האלקטרודה .
גם אם לא משתמשים באלקטרודה היא עדיין מזדקנת. חיי המדף של אלקטרודת ה- pH יכולים להגיע לכשנה ובתנאי שהיא נשמרת במצב לח.
אלקטרודה לא תקינה מאובחנת בתגובה איטית, קריאות לא יציבות, או קריאה שלא משתנה (קריאה קבועה).
כאשר זה קורה לא ניתן לכייל יותר את האלקטרודה ויש לנסות לנקות אותה ו/או להחליפה.
אורך חיי האלקטרודה בפועל נקבע על פי תדירות השימוש, ותחזוקתה כפי שהוסבר. לכן כדאי שתהיה אלקטרודת PH זמינה כגיבוי.
כיול האלקטרודה ומכשיר המדידה , מול תמיסות כיול (בערכי PH 4,7,10) הוא גם חלק חשוב בתחזוקת האלקטרודה. זאת כדי לוודא שהאלקטרודה מתנהגת כראוי ושהמערכת פועלת כהלכה.
כיול מד pH
אלקטרודות ה PH הן כמו סוללות, הן נגמרות עם הזמן ועל פי השימוש והשמירה עליהן.
ככל שהאלקטרודה מזדקנת, קצה האלקטרודה משנה התנגדותו. שינוי התנגדות זה משנה את פוטנציאל האלקטרודה. לכן יש לכייל על אלקטרודות באופן קבוע.
הכיול נעשה על ידי שימוש בתמיסות כיול (בפרים) .
כיול PH צריך תמיד להתחיל בתמיסת כיול 7.0 מכיוון שזו "נקודת האפס".
כיול pH כפול באמצעות נוזלי כיול של 4.0 או 10.0 (בנוסף ל 7 הראשוני) מספק דיוק רב יותר של המערכת.
להלן שיטה עקרונית כללית עבור כיול של רוב מדי ה- pH הדיגיטליים:
הטמפרטורה המוגדרת במכשיר צריכה היות עפ"י הטמפ' בפועל של נוזלי הכיול, או לחליפין יש לטבול את סנסור הטמפ' של המכשיר (אם קיים סנסור כזה) בנוזלי הכיול, כדי לקבל פיצוי טמפרטורה אוטומטי.
+ הפעל את מד ה- pH במצב כיול.
+ טובלים אלקטרודה נקייה בנוזל הכיול pH 7.00 ומגדירים את טמפ' הנוזל כנ"ל (בד"כ זאת טמפ' החדר).
+ מתאימים את קריאת המכשיר כך שיציג 7.00 pH .
+ שוטפים האלקטרודה במים מזוקקים או ללא יונים.
+ מניחים את אלקטרודה בנוזל כיול או pH 4.00 או pH 10.00.
+ מתאימים את קריאת המכשיר כך שיציג את ה PH המתאים לנוזל הכיול המתאים 4 או 10 .