1) pH nedir?
pH, ürünün asitlik bazlık (alkalinlik) derecesini ifade eden bir ölçü parametresidir. pH ifadesi “Power of Hydrogen” yani Hidrojenin gücü anlamına gelmektedir. pH Hidrojen iyonları aktivitesidir. Bir çözeltideki hidronyum iyonlarının derişimini gösteren logaritmik ölçümdür. Sulu çözeltilerdeki H+ veya OH- konsantrasyonlarının logaritmik olarak ifadesidir. pH teriminde p; eksi logaritmanın matematiksel sembolünden, ve H ise Hidrojenin kimyasal formülünden türetilmişlerdir.Sulu çözeltilerin H+ ve OH- konsantrasyonlarını tek bir cetvelle ifade edebilmek için, H+ iyonu molar konsantrasyonunun eksi logaritması alınır ve buna pH adı verilir. Eğer H+ derişimi OH- derişiminden fazla ise maddemiz asidik; yani pH değeri 7 den düşüktür. Eğer OH- derişimi H+ derişiminden fazla ise maddemiz bazik; yani pH değeri 7 den büyüktür. Eğer OH- ve H+ iyonlarından eşit miktarlarda mevcut ise, madde 7 pH değerine sahip olmak üzere nötraldir.
pH ölçüm skalasındaki çok asidik çözelti 0, 1 veya 2 gibi düşük bir pH değerine sahiptir, bu da hidrojen iyonlarının büyük miktarda yoğunluğu anlamına gelmektedir.12, 13 veya 14 pH derecesi çok az miktardaki hidrojen iyonlarına karşılık gelmektedir. Eğer OH- ve H+ iyonlarından eşit miktarlarda mevcut ise, madde, nötral yani pH derecesi 7'dir.
pH teriminde p; eksi logaritmanın matematiksel sembolünden ve H ise hidrojenin kimyasal formülünden türetilmişlerdir. pH tanımı, hidrojen konsantrasyonunun eksi logaritması olarak verilebilir:
pH = - log10[H+]
2. pH Ölçümü Nasıl Yapılır?
pH, elektrik sinyali üreten bir araç (elektrot) kullanılarak ph metre cihazı sayesinde bu elektriksel sinyali, pH birimine çeviren potansiyometrik bir ölçümdür. Üretilen ve ölçülen sinyal bir voltajdır. pH ölçümünü yapabilmek için iki gerilime ihtiyaç vardır, pH ölçümü için gerekli olan elektriksel sinyal bu iki gerilim arasındaki fark ile oluşur.Bu iki gerilim şunlardır:
1. Algılama elektrotu ürün içindeki hidrojen iyon aktivitesinin logaritmasına oransal bir gerilim sağlar.
2. Referans elektrot ideal olarak ürünün aktivitesinden bağımsız sabit ve sürekli bir gerilim sağlar.
Referans ve algılama elektrotu arasındaki bu gerilim farkı ph metre tarafından ölçülür ve pH değerine çevrilir.
3. pH Metre, pH Elektrotunun Verdiği Tepkiyi Nasıl Ölçer?
Referans elektrotu ve algılama elektrotu arasında oluşan gerilim farkı çözeltideki hidrojen iyonlarının aktifliğine bağlıdır. İdeal bir elektrot için, elektrotun tepkisi Nernst eşitliği ile ifade edilir:
E = E0 – 2.3 (RT/nF) log aH+
ifadesinde: E: Referans elektrot ile algılama elektrotu arasında oluşan toplam gerilim (mV)
E0: aH+ = 1 mol /l deki elektrotun standart gerilimi
R: Gaz sabiti
T: Sıcaklık ͦ K
n: İyonun değerliği
F: Faraday Sabiti
aH+: Çözeltideki iyonun aktifliği
2.3 RT/nF terimi Nernst eğrisi olarak ifade edilir. Şekil 1’e bakınız.
Pratikte gerçek bir elektrotun tepkisi şekilde görüldüğü gibi Nernst eğrisi gibi olmayabilir. Bundan dolayı kompanze edilmesi gerekir. Kalibrasyon dediğimiz bu kompanzasyon, ph metrenin şekil 1 deki gibi doğru karakteristik özelliklere ayarlanması işlemidir. Bir başka deyişle kullanılan elektrot her zaman doğru elektriksel sinyalleri algılamayabilir bu yüzden ph metre cihazının ayarlanmasıyla (kalibrasyon) ph değeri doğrulanabilir.
4. Asimetri Gerilimi Terimi Ne Anlama Gelmektedir?
İdeal bir elektrotun, referans elektrotu ile ölçüm elektrotu arasındaki gerilim farkı 7 pH değerinde 0 mV’tur. Gerçek bir elektrot pH 7’de ideal bir elektrottaki gibi 0mV göstermeyip biraz sapma yapabilir, bu sapma asimetri gerilimi olarak bilinir. Normal bir elektrot +/- 15mV sapmanın dışına çıktığı takdirde bu elektrotun problemli olduğu anlamına gelmektedir. Elektrolit kısmı tıkanmış veya referans parça kirlenmiştir.
5. Elektrot Hangi Kısımlardan Oluşur?
Bütün pH sensörleri cam ölçüm elektrotu ve referans elektrottan meydana gelir.
6. Referans Elektrotun Fonksiyonu Nedir?
Referans elektrot çözeltinin bileşimine bakmadan sabit bir gerilim oluşturmaktadır. Yaygın olarak kullanılan referans elektrotu Ag/AgCl ve Hg2Cl2’dir. Ag/AgCl elektrotu zehirsiz olduğu için ve geniş sıcaklık aralığına sahip olduğundan dolayı daha çok tercih edilmektedir.
7. Elektrotta Direnç İfadesi Nedir?
pH membran camının direnci düşük sıcaklıklarda önem taşımaktadır. Dirençteki değişim elektrot tepkisinin değişmesine neden olmaktadır. Yüksek direnç düşük elektrot tepkisi oluşturduğunda, elektrotun bu sıcaklıklarda kullanışlı olmadığını göstermektedir. Örnek olarak bir elektrot yüksek sıcaklıklarda düşük bazik hatası için dizayn edilmişse düşük sıcaklıklar için kullanılmamalıdır. Bu yüzden üretici firmalar elektrotun çalışma aralığını belirtirler.
8. pH Elektrotunun Diyaframı Nedir Ve Neden Çok Önemlidir?
pH elektrotunun üzerindeki diyafram elektrolit akışının, ölçülmek istenen çözeltinin içerisine akışına izin vermektedir. Bu şekilde elektriksel devre tamamlanmış olur ve referans elektrotla ölçüm elektrotu arasındaki gerilim farkı pH metre ile gösterilir. Diyaframın tipi elektrolitin ürünün içerisine akışını etkilemektedir ve bu da elektrotun tepki hızını ortaya çıkarmaktadır. Elektrotlarda yaygın olarak kullanılan diyafram tipleri ve önemli özellikleri aşağıda belirtilmiştir:
Diyafram Tipi Direnci (Yaklaşık) Akış Oranı KCL @ 25 ͦ C Uygulama
Platinyum 0.5 kΩ 0.1 ml/hr Normal uygulamalarda veya yüksek iletkenlikli çözeltilerde
Seramik 1 kΩ 0.05 ml/hr Sulu çözeltilerde (iletkenliği 500µs/cm’den büyük) genel ölçümlerde kullanılır. Yüksek tuz içeren ürünler için uygun değildir.
pH elektrotları üzerindeki cam membranlar elektrotun kullanım amacına göre farklı şekillerde çeşitlilik göstermektedir. Bugün kullanılan genel membran şekilleri aşağıda belirtilmiştir:
9. pH Ölçümü Yaparken Ürünü Karıştırmak Gerekir mi?
pH ölçümü için ph ölçmek istediğiniz ürünü karıştırmak zorunda değilsiniz fakat ürün karıştırıldığı takdirde çok daha hızlı tepki vermektedir. Seramik diyaframlı elektrotlar ürünün karıştırılma esnasında problem oluşturabilir. Diğer taraftan platinyum diyaframlı elektrotlar problem oluşturmamaktadır. Bu yüzden diyaframın seçimine dikkat etmek gerekir.
10. pH Metreyi Kalibre Etmek İçin Hangi Tampon Çözeltileri Kullanmak Gerekir?
Bu ölçmek istediğiniz ürünün pH değerine bağlıdır. Örnek olarak kahvenin pH derecesi 5’tir. Öyleyse, 4’lük ve 7’lik tampon çözeltileri ile iki noktada pH metrenin kalibrasyonunu yapmak yeterlidir.
11. pH Elektrotu Ömrü Ne Kadardır?
pH elektrotunun ömrü tamamen uygulamaya (kullanıldığı alana) ve kullanıcıya bağlı olarak değişmektedir. İyi bakılmış bir elektrot çoğu uygulamalarda 6 aydan 24 aya kadar ömrü vardır. Fakat elektrot, yüksek sıcaklıklara, yüksek basınca, HF veya kostik uygulamalarına maruz bırakıldığında büyük ölçüde ömrü azalmaktadır.
Derleyen:By EyyupK
Kaynak:http://www.teknoistanbul.net/ph_metre.html
