พีเอช (เคมี)

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
(เปลี่ยนทางจาก ค่า pH)

พีเอช (อังกฤษ: pH ย่อมาจาก Potential of Hydrogen ion) เป็นค่าที่แสดงความเป็นกรดเป็นเบสของสารเคมีจากปฏิกิริยาของไฮโดรเจนไอออน (H+) สามารถทดสอบได้หลายวิธี โดยวิธีที่นิยมและง่ายสุดคือทดสอบด้วยกระดาษลิตมัสจากการเปลี่ยนสี

สำหรับตัวเลขที่แสดงค่าพีเอช ถ้าพิจารณาอย่างง่ายที่อุณหภูมิห้อง ค่าเท่ากับ 7 แสดงว่าสารนั้นเป็นกลางไม่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือเบส เช่น น้ำบริสุทธิ์ ถ้ามีค่าน้อยกว่า 7 แสดงว่าเป็นกรด และถ้ามากกว่า 7 แสดงว่าเป็นเบส

ตัวอย่างค่าพีเอชของสารต่าง ๆ[แก้]

ค่าพีเอขที่ของสารที่พบได้บ่อยในชีวิตประจำวัน
สาร พีเอช
กรดสารพิษจากเหมืองร้าง
-3.6 - 1.0
กรดจากแบตเตอรี
-0.5
กรดในกระเพาะอาหาร
1.5 - 2.0
เลมอน
2.4
โค้ก
2.5
น้ำส้มสายชู
2.9
ส้ม หรือ แอปเปิล
3.5
เบียร์
4.5
ฝนกรด
< 5.0
กาแฟ
5.0
ชา
5.5
นม
6.5
น้ำบริสุทธิ์
7.0
น้ำลายมนุษย์
6.5 - 7.4
เลือด
7.34 - 7.45
น้ำทะเล
8.0
สบู่ล้างมือ
9.0 - 10.0
แอมโมเนีย (ยาสามัญประจำบ้าน)
11.5
น้ำยาปรับผ้านุ่ม
12.5
โซดาไฟ
13.5

ประวัติความเป็นมา[แก้]

แนวคิดของพีเอชถูกนำเสนอโดย นักเคมีชาวเดนมาร์ก ชื่อ โซเรนเซ็น ที่คาลเบิรก์แลบอริทอรี่ ในปี ค.ศ. 1909 และถูกปรับปรุงเป็นการวัดค่าพีเอชแบบสมัยใหม่ในปี ค.ศ. 1924

การวัดค่าพีเอช[แก้]

หลักการเบื้องต้นของการวัดค่าพีเอช จะใช้วิธีในการวัดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าของไอออนในสารละลายระหว่าง Glass Electrode เปรียบเทียบกับ Reference Electrode ซึ่งเป็นเซลล์มาตรฐานที่ทราบค่าศักย์ไฟฟ้าแล้ว

แสดงหลักการอย่างง่ายในการวัดค่าพีเอช

Glass Electrode ประกอบด้วยส่วนรับรู้ค่า pH Glass Membrane ซึ่งปกติจะเป็นลักษณะรูปทรงกลม, Insulating Glass Stem เมื่อ Electrode จุ่มลงสารประกอบไอออนของ ไฮโดรเจนจะมาอยู่ตามบริเวณ Membrane Surface ซึ่งจะทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้า โดยศักย์ไฟฟ้าที่ Electrode Glass ตรวจวัดได้สามารถที่จะคำนวณค่าได้จากสมการ


 E_{g} = E^{ 0}_{g}  +  \frac{2.303RT}{F}\log_{10}a
เมื่อ
 E^{ }_{g} = ผลรวมของค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ได้จากการวัด
 E^{ 0}_{g} = ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าเมื่อค่า  a^{ }_{ } = 1
       a^{ }_{ } = ผลรวม ไอออนของไฮโดรเจน
       T^{ }_{ } = ค่าอุณหภูมิสัมบูรณ์เป็นองศาเคลวิน
       R^{ }_{ } = 1.986 Calories ต่อ mol degree
       F^{ }_{ } = Faraday (coulombs per mol)
   2.303^{ }_{ } = logarithm conversion factor


พีเอชจะได้มาจากค่าลบลอการิทึมของผลรวมไอออนไฮโดรเจน


 pH^{ }_{ } = - log_{10}a^{ }_{ }


จากสมการด้านบน จะพบว่าไอออนที่ตรวจจับได้ที่ Membrane จะเป็นค่าที่กำหนดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้น ซึ่งถ้าที่ Membrane สกปรกจะทำให้พีเอชที่วัดได้มีค่าผิดพลาดตามไปด้วย

จากสมการ จะเห็นได้ว่า ศักย์ไฟฟ้าจะขึ้นกับอัตราส่วนความเข้มข้นของ แล้วยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (T) อีกด้วยย็นั้นการวัดค่าพีเอชที่ถูกต้องจำเป็นต้องมีการปรับเทียบเครื่องวัดไปที่อุณหภูมิที่ถูกต้องหรือคือจำเป็นต้องตรวจวัดอุณหภูมิของสารละลาย เพื่อทำการปรับภายในวงจรอีกทีหนึ่ง เครื่องวัดพีเอชที่สมบูรณ์นอกจากจะมีขั้วปรับเทียบแล้วยังมีตัวตรวจวัดอุณหภูมิของสารละลายละลายติดอยู่ด้วย

Reference Electrode จะมีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่คงที่โดยไม่ขึ้นกับอุปกรณ์ตัวใด จากรูปโครงสร้างของ Reference type จะประกอบด้วย Mercury (ปรอท) ซึ่งจะสัมผัสอยู่กับ Mercurous chloride ( HG_{2}Cl_{2} ) และ Potassium chloride ( KCl ) เมื่อคิดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ Reference Electrode รวมกับค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าสามารถหาค่าได้ตามสมการ

 E = (E_{ref}  +  E_{j}) - (E^{ 0}_{g}  +  \frac{2.303RT}{F}\ pH)
เมื่อ
 E^{ }_{ref} = ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ Reference Electrode
 E^{ }_{j} = ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ Liquid Junction


Thermo Compensating Resistorจะทำหน้าที่ชดเชยอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป เพื่อให้ผลการวัดได้ถูกต้องโดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิวงจรที่ใช้งานร่วมกับ Thermo Compensating Resistor จะออกแบบให้หักล้างกับค่าแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสารละลายที่ทำการวัดโดยสมการวงจรชดเชยจะได้ดังนี้


 E_{compensate} = \frac{2.303RT_{compensate}}{F}\

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]