ما هو الرقم الهيدروجيني

هو تعريف الحموضة تستند على كمية أيونات الهيدروجين المتاحة، في الواقع يعود أول استخدام للمصطلح إلى عالم دنماركي يُدعى SPL Sorenson ، قام بتعريف مصطلح pondus hydrogenii للتعبير عن تركيزات صغيرة جدا من أيونات الهيدروجين ، والتي نستخدمها الآن لتعريف الأس الهيدروجيني .
يتم التعبير عن العلاقة بين الأس الهيدروجيني وتركيز الهيدروجين أيون بالرقم الهيدروجيني = – log10aH.
يجدر الإشارة بسرعة إلى أن قياس الأس الهيدروجيني مرتبط بمحلول مائي.
يمكن الإشارة إلى الحلول التي لا يكون فيها المذيب ماء على أنها محاليل غير مائية، ذات المناظر لا تحمل دائما أيونات الهيدروجين ، مما يجعل قياس درجة الحموضة مجموع غير كاتب ، يمكن أحيانا قياس القيمة التي تشير إلى الرقم الهيدروجيني إذا أخذنا في الاعتبار تركيز الأيونات الانفصالية لقاعدة المذيب ، مثل قياس تركيزات كلوريد الفوسفوريك الأساسي في قياس كلوريد الفوسفوريك ، ويجب أيضا معرفة ما هو

الرقم الهيدروجيني لحمض الكبريتيك

.

تأثيرات درجة الحرارة على الأس الهيدروجيني

تلعب درجة الحرارة دور مهم في قياسات الأس الهيدروجيني ، مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد الاهتزازات الجزيئية مما يؤدي إلى قدرة الماء على تأين وتشكيل المزيد من أيونات الهيدروجين ، نتيجة لذلك ، سينخفض الرقم الهيدروجيني ، يمكن تمثيل تفكك الماء في أيون الهيدروجين والهيدروكسيد على النحو التالي :

H2O (l) ⇌ H + (aq) + OH− (aq)

سيخضع كل محلول لتغيير في قيمة الأس الهيدروجيني من خلال التغيرات في درجة الحرارة ، الاختلاف في قياسات الأس الهيدروجيني عند درجات حرارة مختلفة، يخبر مستوى الأس الهيدروجيني الجديد ببساطة عن الرقم الهيدروجيني الحقيقي لهذا المحلول عند درجة الحرارة المحددة ، اعتماد درجة الحرارة على الرقم الهيدروجيني للمياه النقية .
يتضح أن

الرقم الهيدروجيني ph

للماء عند 0 درجة مئوية هو 47 ، ولكن نفس الماء عند 100 درجة مئوية سيكون له درجة حموضة 6.14. [1]

الإشراف المشترك مع اختبار الأس الهيدروجيني

الإشراف الشائع هو عندما تأخذ عينة من خزان المعالجة وتقوم بقياس الأس الهيدروجيني في المختبر ، في ذلك الوقت ربما لم تكن تقيس الأس الهيدروجيني بنفس درجة الحرارة في خزان العملية ، وهذا يعني أنه لن يكون لديك قيمة الرقم الهيدروجيني الصحيحة للعينة ، وبالتالي فإن قيمة الأس الهيدروجيني بدون قيمة درجة الحرارة لا معنى له ، يمكن التغلب على هذا ببساطة عن طريق اختبار الرقم الهيدروجيني في الموقع وفي مصدر العينة .

أنواع تعويض درجة الحرارة

هناك نوعان شائعان من تعويض درجة الحرارة عند العمل بقياسات الأس الهيدروجيني .

تعويض درجة الحرارة التلقائي (ATC) يعوض عن تذبذب خرج ملي فولت من القطب ، يتم تضمين ATC بشكل شائع في أجهزة قياس الأس الهيدروجيني الحالية للحصول على نتائج سريعة ودقيقة .
تعويض درجة حرارة المحلول (STC) (سواء كان ذلك ضروري سيعتمد على دقة الأس الهيدروجيني المطلوبة) يحول الأس الهيدروجيني عند درجة حرارة القياس إلى الرقم الهيدروجيني عند درجة حرارة مرجعية ، درجة الحرارة المرجعية بشكل عام هي 25 درجة مئوية ، يمكن فقط مقارنة قيم الأس الهيدروجيني المأخوذة عند نفس درجة الحرارة أو تحويلها باستخدام تعويض درجة حرارة المحلول مع بعضها البعض .
تذكر أن تأثير درجة حرارة المحلول ، وتأثير درجة حرارة القطب مختلفان، للحصول على أفضل النتائج في قياس الأس الهيدروجيني ، تذكر دائما المعايرة والقياس بنفس درجة الحرارة .[2]

قياس الأس الهيدروجيني في المحاليل المائية

جزيئات الماء في حركة مستمرة، نظرا لأنها في حركة ثابتة ، فإن عدد صغير من جزيئات الماء سوف يصطدم ، وينفصل ليشكل: [H +] (أيونات الهيدروجين) و [OH -] (هيدروكسيد) أيونات: H2O = H + + OH- ، يشار إلى هذا باسم التفكك التلقائي للماء .

نظرا لأن المذيب عبارة عن ماء ، فإن المحاليل المائية سيكون لها دائمًا نشاط أيون H + (هيدروجين) ، أو نشاط أيون OH- (هيدروكسيد) ، من خلال قياس نشاط H + Hydrogen Ion ، يمكننا معرفة ما إذا كان المحلول المائي حمضي ام قلوي أم متعادل .

الفرق بين درجة الحموضة والحموضة

لا يعني انخفاض الرقم الهيدروجيني للماء أن الماء يصبح أكثر حمضية في درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن أن يصبح المحلول أكثر حمضية فقط إذا كان هناك مستوى أعلى من أيونات الهيدروجين من أيونات الهيدروكسيد ، في حالة المياه النقية ، لا يتغير تركيز أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد أبدا ، لذلك يكون الماء دائما متعادل ، بغض النظر عما إذا كان مستوى الأس الهيدروجيني يتغير أم لا ، في درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية) يكون الرقم الهيدروجيني للماء النقي 7 ، إذا قمت بزيادة درجة الحرارة إلى 100 درجة مئوية ، فإن الرقم الهيدروجيني للماء النقي هو 6.14 ، والذي لا يزال متعادل على مقياس الأس الهيدروجيني على الرغم من أنه أقل من 7.[3]

متحكمات الأس الهيدروجيني مع تعويض يدوي لدرجة الحرارة

في هذه الحالة ، يقوم المستخدم بإدخال درجة حرارة المحلول يدويا في جهاز التحكم في الأس الهيدروجيني ، يقوم المقياس بعد ذلك بتصحيح قراءات الأس الهيدروجيني للتغيرات في حساسية القطب الكهربي للأس الهيدروجيني .

يزيل تعويض درجة الحرارة معظم أخطاء القياس المعتمدة على درجة الحرارة من القطب ، يمكن إجراء مزيد من التقليل من هذا الخطأ في كل من مقاييس الأس الهيدروجيني المعوض عن درجة الحرارة وغير درجة الحرارة ، عن طريق معايرة أداة الأس الهيدروجيني وإلكترود الأس الهيدروجيني بنوع محلول عازل الأس الهيدروجيني المحدد ، والذي يكون قريب من قيم القياس المتوقعة للأس الهيدروجيني ، وهو عند نفس درجة حرارة المحلول المراد قياسه .

نقوم بتصنيع محلول منظم درجة الحموضة 2.00 درجة الحموضة ، ومحلول منظم درجة الحموضة 10.00 درجة الحموضة خصيصا لهذا الغرض .

تقلل هذه التقنية أيضًا من الأخطاء الأخرى المتعلقة بدرجة الحرارة ، والتي تحدث في جميع أقطاب الأس الهيدروجيني ولكن لا يمكن التنبؤ بها ، أو تعويضها عند حدوث تغيرات في درجة الحرارة ، هذه الأخطاء غير المتوقعة في قياس الأس الهيدروجيني، بسبب تغير درجة الحرارة ، معقدة نوعا ما في طبيعتها ، وتختلف من قطب كهربائي إلى قطب كهربائي .

يمكن أن تؤدي هذه الأخطاء إلى أخطاء صغيرة ، ولكنها ملحوظة في قياس

الأس الهيدروجيني

، لسوء الحظ ، لا يوجد الكثير الذي يمكن القيام به حيال ذلك ، بطريقة اقتصادية أو عملية لمعظم مستخدمي أدوات الأس الهيدروجيني ، لذلك من الناحية العملية يتم تجاهلها في الغالب في تطبيقات الأس الهيدروجيني اليومية .[1]