pH meter คือเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้สำหรับวัดความเป็นกรดหรือด่าง (พีเอช) ของสารละลาย โดยความหมายของพีเอชคือการวัดความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน (H+) ในสารละลาย และแสดงเป็นส่วนตั้งแต่ 0 ถึง 14 โดยค่า 7 เป็นกลาง
เครื่องวัดประกอบด้วยหัววัดอิเล็กโทรดที่ไวต่อค่าพีเอชและอิเล็กโทรดอ้างอิง อิเล็กโทรดที่ไวต่อค่าพีเอชจะวัดค่าความต่างศักย์ระหว่างตัวเองกับอิเล็กโทรดอ้างอิง ซึ่งจะใช้ในการคำนวณค่า pH ของสารละลาย
หลักการทำงานอย่างไร
เครื่องวัดค่า pH ประกอบด้วย 2 ส่วนที่แตกต่างกันได้แก่หัววัดอิเล็กโทรดและเครื่องวัด โดยหัววัดภายนอกทำมาจากแก้วและภายในประกอบด้วย 2 ส่วนได้แก่อิเล็กโทรดภายในและอิเล็กโทรดอ้างอิง
อิเล็กโทรดภายในเป็นลวดเงินที่หุ้มด้วยซิลเวอร์คลอไรด์ (ลวด Ag/AgCl) และอิเล็กโทรดอ้างอิงมักจะทำจากวัสดุชนิดเดียวกัน ภายในโพรบคือสารละลายพีเอชบัฟเฟอร์ที่มีค่า 7 ค่า pH ที่วัดได้คือความแตกต่างใน [H+] ระหว่างบัฟเฟอร์อ้างอิงภายในโพรบและสารละลายตัวอย่าง
การวัดค่ากรด-ด่างทำโดยการเปรียบเทียบการอ่านค่า pH ของสารละลายตัวอย่างกับของสารละลายอ้างอิงที่มีค่า pH ที่กำหนดไว้เช่นบัฟเฟอร์ ดังนั้นสิ่งสำคัญคือต้องสอบเทียบเครื่องมือด้วยสารละลายพีเอชบัฟเฟอร์ที่เหมาะสมก่อนทำการวัดใดๆ ดูรายละเอียดเพิ่มเติมถึงหลักการทำงานของ pH meter
pH meter ใช้ทําอะไร
pH meter ใช้สำหรับวัดกิจกรรม (activity) ของไฮโดรเจนไอออน [H+] ในสารละลายกล่าวคือเครื่องมือนี้จะวัดความเป็นกรด/ด่างของสารละลาย ระดับของกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนจะแสดงเป็นระดับพีเอชซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1 ถึง 14
การวัดค่า pH นี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราส่วนของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนและความเข้มข้นของไฮดรอกซิลไอออน ([H+] และ [OH-] ตามลำดับ) รายละเอียดทั่วไป แสดงไว้ด้านล่าง:
- สารละลายที่เป็นกลาง: pH = 7
- สารละลายที่เป็นกรด: pH < 7
- สารละลายที่เป็นด่าง: pH > 7
สารละลายที่เป็นกลางจะแสดงค่าเท่ากับ 7 เนื่องจากกิจกรรมของไฮโดรเจนและไฮดรอกไซด์ไอออนเท่ากัน สารละลายที่เป็นกรดแสดงการอ่านค่า pH ต่ำกว่า 7 (กิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับกิจกรรมของไฮดรอกไซด์ไอออน) และสารละลายด่าง (หรืออัลคาไลน์) แสดงระดับ pH สูงกว่า 7 (กิจกรรมของไฮดรอกไซด์ไอออนมีค่ามากกว่าของไฮโดรเจนไอออน)
การประยุกต์ใช้งาน pH meter
เครื่องวัดค่า pH meter ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่อไปนี้:
- อาหารและเครื่องดื่ม
- เภสัชกรรม
- น้ำมันก๊าซ
- เกษตรกรรม
- โรงงานบำบัดน้ำเสีย
แม้ว่านี่จะไม่ใช่รายชื่ออุตสาหกรรมทั้งหมดที่ใช้แต่เป็นที่ชัดเจนว่าเครื่องวัดนี้เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของวิทยาศาสตร์และมีผลกระทบอย่างมากต่อชีวิตของเรา ตัวอย่างเช่นสามารถใช้วัดระดับความเป็นกรดในน้ำเสีย
ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของกระบวนการบำบัดน้ำเสีย ใช้เพื่อวิเคราะห์ระดับความเป็นกรด-ด่างที่แน่นอนของผลิตภัณฑ์เกรดอาหารและผลิตภัณฑ์เคมีเพื่อความปลอดภัยและคุณภาพ หรือสามารถใช้ประเมินความเป็นกรด/ด่างของยาในอุตสาหกรรมยาและเทคโนโลยีชีวภาพ
ประเภทของเครื่องวัดค่า pH meter
เครื่องวัดค่า pH มีอยู่หลายประเภทแต่ประเภทที่พบมากที่สุดคือ:
1.เครื่องวัดแบบพกพา: เป็นอุปกรณ์พกพาที่ใช้แบตเตอรี่และสามารถเคลื่อนย้ายได้ง่าย ออกแบบให้มีน้ำหนักเบา กะทัดรัดและใช้งานง่าย ทำให้เป็นเครื่องมือที่สะดวกสำหรับการทำงานภาคสนามและการทดสอบนอกสถานที่
มักใช้ในการใช้งานที่หลากหลายเช่นการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม การทดสอบคุณภาพน้ำ การผลิตอาหารและเครื่องดื่ม และการวิเคราะห์ทางเคมี มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการทดสอบนอกสถานที่ซึ่งไม่สะดวกที่ขนส่งตัวอย่างไปยังห้องปฏิบัติการเพื่อการวิเคราะห์
2.เครื่องวัดแบบตั้งโต๊ะ: เป็นเครื่องวัดที่มีขนาดใหญ่กว่าและแม่นยำกว่า ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้ในห้องปฏิบัติการ มีคุณสมบัติเพิ่มเติมเช่นการชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติ และความสามารถในการวัดพารามิเตอร์อื่นๆ เช่นการนำไฟฟ้าหรือออกซิเจนที่ละลายในน้ำ
3.สำหรับการวัดค่า pH ในอาหาร: ออกแบบมาใช้วัดผลิตภัณฑ์อาหารโดยเฉพาะใช้งานง่าย พกพาสะดวก และแม่นยำ มักใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อตรวจสอบความเป็นกรดของผลิตภัณฑ์อาหารต่างๆ เช่น ผลไม้ ผัก ผลิตภัณฑ์นม และเครื่องดื่ม การตรวจค่าพีเอชของผลิตภัณฑ์อาหารมีความสำคัญด้วยเหตุผลหลายประการเช่นส่งผลต่อรสชาติ เนื้อสัมผัส และอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์
4.สำหรับวัดค่า pH ของดินเป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดระดับกรด-ด่างของดิน ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช เนื่องจากมีผลต่อการมีสารอาหารและความสามารถในการละลายของแร่ธาตุที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช
ใช้โดยชาวสวน ชาวนา และชาวสวน เพื่อติดตามระดับค่าพีเอชของดินและปรับค่าของดินหากจำเป็น พืชแต่ละชนิดมีความต้องการพีเอชที่แตกต่างกัน และสามารถช่วยระบุได้ว่าดินมีสภาพเป็นกรดหรือเป็นด่างมากเกินไปสำหรับพืชชนิดใดชนิดหนึ่งหรือไม่ การปรับพีเอชของดินช่วยให้มีธาตุอาหารดีขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่พืชที่มีสุขภาพดีและให้ผลผลิตมากขึ้น