دستگاه pH متر دستگاهی برای تعیین غلظت یون هيدروژن مثبت در یک محلول مورداستفاده قرار می‌گیرد. این در حالی است که اگر اين دستگاه بااحتیاط استفاده و كاليبره شود، قادر خواهد بود قدرت اسيدي محلول را نیز اندازه‌گيري كند. این دستگاه اغلب تحت عنوان دستگاه تجزیه pH، نمايشگر pH و یا سيستم الكتروشيمي نیز شناخته می‌شود. بدنه‌ی دستگاه پی اچ متر، شامل مدار، کنترل‌ها، رابط‌ها، صفحه‌نمایش و صفحه اندازه‌گیری است.
با این و جود از اجزای مهم و اصلی در این دستگاه می‌توان به کلید روشن و خاموش (همه pH مترها این کلید را ندارند. بعضی فقط یک سیم با دوشاخه متصل به پریز برق دارند)، کنترل دما (این کلید دمای محلول مورداندازه‌گیری را کنترل می‌کند)، کنترل کالیبراسیون (با توجه به نوع این دستگاه، pH مترها یک یا دو کلید کالیبراسیون دارند) و کليد کنترل وضعيت دستگاه اشاره کرد. در مورد کلید کنترل وضعیت دستگاه باید گفت که این کلید دارای 4 عملکرد است که لازم است از آن‌ها آگاهی داشته باشید.
عملکرد اول، وضعیت آماده دستگاه نام دارد و در این حالت جریان الکتریکی در الکترودها وجود ندارد و زماني كه دستگاه خاموش است، استفاده می‌شود. عملکرد دوم، کنترل وضعيت اندازه‌گیری pH است. در حالت بعد از کالیبراسیون موردنظر، دستگاه PH متر، pH محلول را اندازه‌گیری می‌کند. عملکرد سوم، کنترل وضعيت اندازه‌گیری میلی ولت (mV) است. در این حالت دستگاه قادر به خواندن میلی ولت است. در آخر عملکرد چهارم این کلید، کنترل اتوماتیک وضعیت دما (ATC) است. همه pH مترها این حالت از کنترل را ندارند. چراکه این بخش تنظیم خودكار دما است. وقتی‌که محلول‌ها دمای متغیر داشته باشند كاربرد دارد و لازمه استفاده از این کنترل، داشتن الكترود تركيبي خاص است.
کاربرد دستگاه تجزیه PH
این دستگاه در هر رشته‌ای از علوم که با محلول و آزمایش سروکار دارد، استفاده می‌شود. رشته‌هایی مانند کشاورزی، صنایع آب و خالص‌سازی، صنعت پتروشیمی، صنعت کاغذسازی، صنایع غذا و داروسازی و درنهایت تحقیق و توسعه صنایع فلزات. در آزمایشگاه‌های بالینی (در بخش کنترل محیط‌های کشت، انداز ه گیری بافرهاي قلیایی و یا اسیدی و محلول‌ها) و نیز در آزمایشگاه‌های تخصصی (مانند اندازه‌گیری pH فرآورده‌های خون، در اندازه‌گیری فراورده‌های خونی، وضعیت بالینی pH پلاسما بیمار را ارزیابی می‌کند که معمولاً بین 35 / 7 الی 45 / 7 است. pH پلاسما یکی از عواملی است که با توجه به سن و شرايط سلامتي بیمار فرق می‌کند) استفاده می‌شود.
روند سنجش در دستگاه تجزیه PH
دستگاه PH متر غلظت یون هیدروژن مثبت را با استفاده از الکترود حساس به یون هیدروژن مثبت، اندازه‌گیری می‌کند. در بهترین حالت ممکن این الکترود در حضور یک نوع یون کارمي کند. ولی در حالت اجرا همیشه با دیگر یون‌های موجود در محلول تداخل دارد. الکترود pH معمولاً يک الکترود ترکيبي است. به عبارتی دقیق‌تر، يک الکترود رفرانس و يک الکترود داخلي در داخل يک محفظه شیشه‌ای گنجانده‌شده‌اند. انتهاي محفظه از غشاء شیشه‌ای و حباب مانند تشکیل‌شده و نسبت به یون‌ها حساس است. رأس الکترود داخلي در داخل آن قرار دارد. بخش داخلي و بيروني محفظه حاوي KCl و HCl1/0 مولار، محلول رفرانس است و الکترود رفرانس (کاتد) در داخل و الکترود آند در بيرون آن قرار دارد. الکترود داخلي و الکترود رفرانس عمدتاً از يک جنس ساخته‌شده می‌شوند.
به‌طورکلی اين وسيله مانند يک پيل گالوانيزه کار می‌کند. قسمت انتهاي محفظه به یون‌ها حساس است. لازم به ذکر است این قسمت انتهایی محفظه همان قسمتی از دستگاه PH متر است که در تماس با محيط اندازه‌گیری است و تبادل یون‌ها به‌وسیله‌ی اين غشاء شیشه‌ای انجام می‌شود. به خاطر داشته باشید که اين قسمت از دستگاه بايد به‌صورت متناوب با محلول KCl براي برقراري مجدد تبادل يوني پر شود. در غير اين صورت با از دست دادن یون‌ها و تبخير، اين تبادل يوني به‌درستی انجام نخواهد شد. انتهاي محفظه‌ی شیشه‌ای الکترود pH با یک‌لایه ژل در قسمت داخلی و خارجی پوشیده شد ه است و مانند یک محيط اندازه‌گیری عمل می‌کند.
یون سدیم مثبت در ژل بيرون از حباب شیشه‌ای و در محلول و یون هيدروژن مثبت در ژل منتشر می‌شود. این ژل سبب انتخابي عمل کردن الکترود pH براي يون می‌شود. یون هيدروژن مثبت نمی‌تواند از غشاء شیشه‌ای الکترود pH عبورکند، درحالی‌که یون سديم مثبت عبور کرده و سبب تغییر پتانسيل پيل می‌گردد. اين تغيير به‌وسیله‌ی pH متر اندازه‌گیری می‌شود.
الکترود ترکیبی
این الكترود باید در آب مقطر نگهداری و متصل به دستگاه PH متر باشد. این الکترود ترکیبی متشکل از یک الکترود رفرانس که الکترود کالومل نیز نامیده می‌شود و یک الکترود داخلی در يک محفظه‌ی شیشه‌ای است. سازندگان این الکترود را به اشکال متفاوت طراحي کرده‌اند.
مراحل کالیبراسیون و نگهداری دستگاه
همان‌طور که در ابتدای مقاله ذکر شد، دستگاه pH متر، قبل از استفاده، براي صحت اعداد پی اچ، بايد كاليبره شود. ترتيب كاليبراسيون در این دستگاه عبارت است از:
- کالیبراسیون يك نقطه‌ای
این روش برای شرايط كاري و استفاده معمولي کاربرد دارد و از یک محلول رفرانس با pH معين استفاده می‌کند.
- کالیبراسیون دونقطه‌ای
این روش پيش از اندازه‌گیری خيلي دقیق، کاربرد دارد و از دو محلول رفرانس با pH مشخص استفاده می‌کند.
لازم به ذکر است زمانی که از دستگاه تجزیه PH، براي مدت طولاني استفاده‌نشده است و یا شرايط نگهداری اعمال نشود، اين روش مورداستفاده قرارمي گيرد. برای نگهداری از این دستگاه نیز توصیه می‌شود، دستگاه تجزیه پی اچ را با محلول داراي pH معين کالیبره کنید. دستگاه را به پریز برق با ولتاژ مناسب وصل کنید. كليد دما را با دمای محیط محلول مطابقت دهید. به یاد داشته باشید دستگاه PH متر را تنظیم کنید. همچنین الکترودها را از گیره‌ی نگهداری جدا كنيد.
در مورد الکترودها باید نکاتی رعایت کنید. به‌عنوان‌مثال؛ الکترودها همیشه باید در محلول مناسب قرار گیرند. بعضی را می‌توان در آب مقطر نگهداري کرد، درحالی‌که بعضي بايد به توصیه سازنده در محلول ديگري قرار گیرد. اگر بنا به دلايلي الكترود خشك شود، 24 ساعت پيش از استفاده آن را در آب قرار دهيد. الکترود را داخل بشر خالی با آب مقطر شستشو دهید. الکترود را با پارچه جاذب خشك كنيد. براي جلوگيري از آلودگي احتمالي، الکترودها را بايد بین محلول‌های مختلف شستشو داد.
نتیجه‌گیری
به‌عنوان سخن پایانی مقاله باید گفت، دستگاه تجزیه پی اچ با استفاده از جریان الکترونیکی، منبع نیرو تك ولتاژ (110V یا 220-230V) و فرکانس‌های (50 الی 60Hz) بسته به مناطق مختلف دنيا، عمل می‌کند.
