enviacadlab

หลักการของ pH meter

2012-01-26T09:25:00.001+07:00

pH meter (potentiometer)

ประกอบด้วย อิเล็กโทรดชี้วัด และ อิเล็กโทรดอ้างอิง

อิเล็กโทรดชี้วัด ประกอบด้วยอิเล็กโทรดแพลทินัมที่มีแก๊สไฮโดรเจน (ที่มีแรงดัน 101 kPa) พาดผ่าน เนื่องจากอิเล็กโทรดชนิดนี้มีความยุ่่งยากในการใช้งาน และมีความเป็นพิษ จึงเปลี่ยนมาใช้อิเล็กโทรดแก้วแทน

ศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในระบบของอิเล็กโทรดแก้วนั้นจะแปรผันตรงกับค่า pH ความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงนี้หาได้โดยนำค่าศักย์ไฟฟ้า (mV) และ ค่า pH ของสารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐานที่มีค่า pH ต่างๆ กันมาเขียนกราฟ (ดังรูปที่ 1)
เนื่องจากปฏิกิริยาของ single ion (เช่น aH+) ไม่สามารถตรวจวัดได้ จึงตรวจในหน่วยของ pH ด้วยการวัดศักย์ไฟฟ้า

ค่า pH ของตัวอย่างจะตรวจวัดออกมาในหน่วยของ pH โดยอาศัยความสัมพันธ์ดังสมการข้าล่างนี้

pH_x = pH_B ± F(E_x-E_s) / 2.303 RT

เมื่อ pH_x = ค่า pH ของตัวอย่างตรวจวัด

F = Faraday : 9.649 x 10⁴ coulomb/mole

E_x = ศักย์ไฟฟ้าของตัวอย่าง (โวลท์,V)

E_s = ศักย์ไฟฟ้าของบัฟเฟอร์ (โวลท์,V)

R = gas constant; 8.314 joule/(mole ^oK)

T = อุณหภูมิสัมบูรณ์, ^oK

จากสมการของ pH_x(ด้านบน) ถือเอาว่า ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ไฟฟ้าตัวอย่างและบัฟเฟอร์ที่เกิดขึ้นนั้น มาจาก hydrogen ion activity โดยไม่มีผลกระทบจากองค์ประกอบของตัวอย่าง ในทางปฏิบัติ ตัวอย่างของเราจะมีชนิดไอออนิกที่แตกต่างกัน และไอออนิกที่แข็งแรง สองปัจจัยนี้มีผลกระทบต่อ H⁺activity นี่คือข้อจำกัดของการวัด pH ดังนั้นเพื่อความถูกต้องค่าระหว่าง E_x และ E_s ควรมีค่าแตกต่างกันน้อยน้อย ต้องเจือจางตัวอย่างด้วยสารละลายที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ (aqueous solution) (<0.2M) (เลือกบัฟเฟอร์ที่เหมือนกับตัวอย่าง) การวัดค่า pH จะไม่แม่นยำหากเป็นสารที่ไม่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ (nonaqueous media), suspension, colloids หรือ high-ionic-strength solutions

เครื่องมือสำหรับวัดค่า pH นั้น ต้องสอบเทียบศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดชี้วัดและอิเล็กโทรดอ้างอิงด้วยสารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐานที่รู้ค่าแล้ว (ของ NIST, National Institute of Standards and Technology)

pH buffer มีกี่ชนิด

2012-01-22T16:38:00.000+07:00

pH buffer นั้น แบ่งได้ดังนี้นะคะ

สำหรับใช้สอบเทียบ pH meter ของหน่วยสอบเทียบนั้น ใช้สารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐานปฐมภูมิ (primary reference buffer หรือ primary reference material (RM)) เช่น ของ NIST (National Institute of Standards and Technology)

แต่ห้องแล็บทดสอบใช้ในงานปกติทั่วไป ในขั้นตอนทำ calibration เราใช้ บัฟเฟอร์ทุติยภูมิ (secondary buffer หรือ certifyed reference material (CRM)) ซึ่ง ที่ฉลากบรรจุ ต้องระบุว่า สามารถสอบกลับไปยังมาตรฐานปฐมภูมิได้ เช่น NIST หรือ PTB เช่น Traceable to certified international standard (CSRM,NIST) เป็นต้น

...อ้างอิงจาก ผลิตภัณฑ์ pH Buffer Solution ยี่ห้อ METTER TOLEDO...

pH คืออะไร

2012-01-21T17:27:00.000+07:00

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับค่า pH

ค่า pH เป็นหน่วยของการวัดระดับของความเป็นกรดด่างของสารละลาย ซึ่งมีค่า 0 ถึง 14 ค่า

คำว่า pH นั้น "P" เป็นสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ของลอการิทึมเชิงลบ และ "H" เป็นสัญลักษณ์ทางเคมีของไฮโดรเจน

คำนิยามที่เป็นทางการของ ค่า pH คือ เป็นค่าลบของลอการิทึมฐานสิบของค่า activity ของไฮโดรเจนไอออน (Hydrogen ion activity) pH = - log₁₀a_H+

pH = - log [H ⁺]

ค่าพีเอช แสดงระดับของ activity ของกรดหรือเบสในแง่ของ activity ของไฮโดรเจนไอออน ซึ่งค่า pH ของสารจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราส่วนของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน [H ⁺] และไฮดรอกซีไอออน [OH ^-] ถ้าความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนสูงกว่าไฮดรอกซีไอออน สารนั้นมีสภาพเป็นกรด เช่นค่า pH น้อยกว่า 7 แต่ถ้าความเข้มข้นของไฮดรอกซีไอออนสูงกว่าไฮโดรเจนไอออน สารนั้นเป็นเบส ซึ่งมีค่า pH สูงกว่า 7 หากจำนวนของไอออนทั้งสองเท่า สารนั้นมีสภาพเป็นกลาง ที่ pH เท่ากับ 7 ดังนั้น pH คือการวัดทั้งความเป็นกรดและด่าง แม้ว่าโดยความหมายก็คือการวัดเฉพาะ activity ของไฮโดรเจนไอออน

1 โมลของสารประกอบ (มีจำนวนโมเลกุลเท่ากับตัวเลขของ Avogadro (6.02 x 10²³โมเลกุล)) จะมีมวลเท่ากับน้ำหนักโมเลกุล (กรัม) (โดยประมาณ) ตัวอย่างเช่นโซเดียมไฮดรอกไซค์ (NaOH) มีน้ำหนักโมเลกุล เท่ากับ 23 +16 +1 = 40 กรัม ดังนั้น ใน 1 โมลของโซเดียมไฮดรอกไซด์ มีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 40 กรัม เนื่องจากน้ำหนักอะตอมของไฮโดรเจนไอออน (H +) มีค่าเท่ากับ 1 ดังนั้น ใน 1 โมลของไฮโดรเจน จะมี ไฮโดรเจนไอออน อยู่ 1 กรัม

ในสารละลายที่มีค่า pH เท่ากับ 10 จะมี 1 x 10^-10 โมลของไฮโดรเจนไอออน หรือ 10^-10 กรัมในสารละลาย 1 ลิตร

ไอออนเป็นอนุภาคที่มีประจุ ที่สร้างขึ้นโดยอะตอมหรือโมเลกุลที่ได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน สารละลายที่มีไอออนจะสามารถเป็นตัวนำไฟฟ้าได้ (สามารถให้ไฟฟ้าผ่านได้)

สารประกอบที่แตกต่างกัน เมื่ออยู่ในรูปสารละลายจะมีไอออนในปริมาณที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับความสามารถของอะตอมที่จะได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน ซึ่งจะอยู่ในรูปแบบของไฮโดรเจนไอออน (H +) หรือไฮดรอกซิไอออน (OH -)

สารจำพวกกรดแก่และเบสแก่เมื่ออยู่ในรูปสารละลาย (โดยมีน้ำเป็นตัวทำละลาย) จะแตกตัวง่าย ตัวอย่าง เช่น กรดไฮโดรคลอริก (HCl) หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)

ในสารละลาย (มีน้ำเป็นตัวทำละลาย,aqueous solution) นั้นโดยปกติไฮโดรเจนไอออนจะรวมกับน้ำซึ่งอยู่ในรูปไฮโดรเนียมไอออน (H3O ⁺ ) การวัดค่า pH ของสารละลายเหล่านี้จึงวัดความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน โดยปกติ คำว่า"ไฮโดรเนียมไอออน" และ "ไฮโดรเจนไอออน" จะใช้เปลี่ยนไปมาในการวัดค่า pH

สารจำพวกกรดอ่อนหรือเบสอ่อนเมื่อละลายในน้ำ จะแตกตัวเล็กน้อย ดังนั้นจะมีไฮโดรเจนไอออนหรือไฮดรอกซีไอออนเกิดขึ้นน้อยมาก ตัวอย่างเช่น กรดอะซีติก 100 โมเลกุล จะให้ 1 ไฮโดรเจนไอออน

สำหรับน้ำบริสุทธิ์จะแตกตัวน้อยมาก ที่อุณหภูมิ 25 ^๐C น้ำ 1 โมเลกุล จะให้ไฮโดรเจนไอออน 10^-7 และไฮดรอกซิไอออน10^-7

เมื่อเติมกรดลงไปในน้ำทำให้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของไฮดรอกซิไอออนลดลง หากเติมเบสลงไปในน้ำจะมีผลตรงข้าม คือ เพิ่มความเข้มข้นของไฮดรอกซีไอออนและลดความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน

เรียบเรียงมาจาก : http://www.omega.com/techref/ph.html

ค่า pH สำคัญอย่างไร

2012-01-20T10:44:00.000+07:00

สวัสดีค่ะท่านผู้อ่านชาวแล็บทุกท่าน

วันนี้เราคุยกันเกี่ยวกับ ค่า pH กันนะคะ

หลาย ๆ ท่าน อาจจะคุ้นเคยแล้วนะคะ หากใครมีความรู้ ก็มาแชร์กันนะคะ

ค่า pH มีความสำคัญอย่างไรบ้าง?

มีความสำคัญในขั้นตอนการผลิตน้ำ (water supply) การทำน้ำให้บริสุทธิ์สำหรับการผลิตน้ำดื่ม และการบำบัดน้ำเสีย (wastewater treatment) ต้องควบคุมให้น้ำมีค่า pH ที่เหมาะสม เช่น ปฏิกิริยาสะเทิน (acid-base neutralization) การผลิตน้ำอ่อน (water softening) การตกตะกอน (precipitation) การทำให้อนุภาคสารแขวนลอยรวมตัวกันเป็นก้อนใหญ่ (coagulation) การฆ่าเชื้อโรค (disinfection) การควบคุมการสึกกร่อน การสลายตัวหรือการแปรสภาพทางเคมี
การผลิตน้ำตาล
การบำบัดน้ำเสีย
การแปรรูปอาหาร
การชุบโลหะด้วยกระแสไฟฟ้า
ประสิทธิผลและความปลอดภัยของยารักษาโรค เครื่องสำอาง
พืชต้องการใช้ดินที่มีค่า pH อยู่ภายในช่วงที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโต
สัตว์อาจป่วยหรือตาย หากระดับ pH ในเลือดของพวกเขาไม่ได้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

ฯลฯ

ดังนั้น การตรวจวัดหาค่า pH ที่ให้ค่าที่ละเอียดเพียงพอสำหรับแต่ละงาน และมีความถูกต้องแม่นยำ ย่อมมีความสำคัญด้วยเช่นกันนะคะ

เรียบเรียงมาจาก : http://www.omega.com/techref/ph.html

ความขุ่น

2012-01-19T11:26:00.001+07:00

สวัสดีค่ะืท่านผู้อ่านชาวแล็บทุกท่าน วันนี้เรามาคุยถึงอีกปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อคุณภาพน้ำกันนะคะ คือ ความขุ่นค่ะ
ความขุ่น (Turbidity) หมายถึง น้ำที่มีพวกสารแขวนลอย อาจเป็นพวกสารอินทรีย์ หรืออนินทรีย์ ซึ่งสารเหล่านี้ขัดขวางทางเดินของแสงที่ผ่านน้ำ ทำให้แสงที่ผ่านเกิดการกระจัดกระจาย (Scattered) และดูดซึม (absorbed) แสง ทำให้เรามองเห็นน้ำขุ่นค่ะ และพบว่าสารแวนลอยในน้ำเป็นสาเหตุใหญ่ ที่ทำให้น้ำขุ่นค่ะ

น้ำตามทะเลสาบ และ อ่างเก็บน้ำ ซึ่งเป็นน้ำนิ่ง ความขุ่นของน้ำมักเกิดจากสารแขวนลอยตั้งแต่ขนาดเล็กมากจนกระทั่งถึงสารแวนลอยที่มีขนาดใหญ่

น้ำตามแม่น้ำที่มีกระแสพัดแรง ความขุ่นส่วนใหญ่มักเกิดจากสารแขนลอยขนาดใหญ่

ในนำบ่อตื้น น้ำบาดาล อาจพบสารเคมีที่ทำให้เกิดความขุ่นได้ เช่น เหล็ก แมงกานีส วิธีสังเกตคือ เมื่อนำน้ำขึ้นมาใหม่ๆ น้ำจะใส แต่เมื่อเปิดฝาตั้งทิ้งไว้จะเกิดความขุ่น เพราะออกซิเจนจากอากาศไปออกซิไดส์สารเหล่านี้ให้อยู่ในรูปที่ตกตะกอนได้ เช่น เฟอร์รัสอิออน (Fe+2)จะถูกเปลี่ยนไปอยู่ในรูปของเฟอร์ริกออกไซด์ Fe(OH)3 เป็นตะกอนสีเหลือง หรือน้ำตาลแดง นอกจากนี้แบคทีเรียที่อาศัยสารเคมี เช่น เหล็ก กำมะถัน และแมงกานีส ในการเจริญเติบโต ก็อาจทำให้น้ำขุ่นได้ เนื่องจากมีการเจริญเติบโตของแบคทีเรียนั่นเอง

ความขุ่นมีความสำคัญในการผลิตน้ำประปา อายุการใช้งานของเครื่องกรอง และการฆ่าเชื้อโรค

การตรวจวัดความขุ่นนั้น ทางห้องปฏิบัติการจะใช้เครื่องตรวจวัดความขุ่น (Turbidimeter)ค่ะ โดยให้แสงจากหลอดไฟส่องผ่านเลนส์แล้วผ่านไปถึงตัวอย่างน้ำที่เราต้องการวัด เมื่อแสงนั้นกระทบอนุภาคสารแขวนลอยก็จะเกิดการกระจัดกระจาย (Scattered) ซึ่งความเข้มของแสงจะเะป็นสัดส่วนกับค่าความขุ่นที่ปรากฎค่ะ

โอกาสต่อไปจะนำวิธีตรวจมาลงให้อ่านกันนะคะ

วิธีมาตรฐาน

2012-01-18T13:15:00.000+07:00

คู่มือวิธีมาตรฐานสำหรับการตรวจวิเคราะห์คุณภาพน้ำ ที่ในวงการห้องปฏิบัติการนิยมใช้กันอยู่ คือ

Standard Methods for the Examination of Water & Wastewater, APHA, AWWA, WEF, 21st edition 2005.

สี

2012-01-18T12:23:00.000+07:00

สีของน้ำในธรรมชาติ เป็นพารามิเตอร์หนึ่งที่ใช้วิเคราะห์คุณภาพน้ำทางเคมี

สีที่ทำการวัดมี 2 แบบ

1. สีจริง (true color) เป็นสีของน้ำที่ได้กำจัดความขุ่นออกโดยการปั่นเหวี่ยงตกตะกอน (centrifuge)

2. สีปรากฎ (apparent color) เป็นสีที่เกิดจากสารที่ละลายในน้ำรวมทั้งสารแขวนลอย การหาสีปรากฎนั้น ตัวอย่างน้ำไม่ต้องผ่านการปั่นเหวี่ยงตกตะกอน

เนื่องจากสีที่เกิดขึ้นมีความสัมพันธ์กับค่า pH ดังนั้นการรายงานสีของน้ำต้องหาค่า pH ด้วย

หลักการวัด คือ เปรียบเทียบสีของตัวอย่างน้ำกับสารละลายสีมาตรฐาน โดยดูด้วยตาเปล่า
วัสดุอุปกรณ์

1. เครื่องวัดค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH meter)

2. หลอดเนสเลอร์ (Nessler tube) ขนาด 50 มิลลิลิตร

3. เครื่องปั่นเหวี่ยงตกตะกอน (centrifuge)

รีเอเจนต์ (Reagent)

ละลายโพแทสเซียมคลอโรแพลตทิเนต (Potassium Chloroplatinate, K2PtCl6 ) 1.246 กรัม (จะมี Pt 500 มิลิกรัม) และโคบอลคลอไรด์ (Cobaltous Chloride, CoCl2.6H2O) 1.000 กรัม (จะมี Co 250 มิลลิกรัม) ในน้ำกลั่นซึ่งเติมกรดไฮโดรคลอริก (conc.HCl) 100 มิลลิลิตร แล้วเจือจางด้วยน้ำกลั่นจนมีปริมาตรครบ 1 000 มิลลิลิตร สารละลายนี้เป็นสต็อกสีมาตรฐานนี้มีความเข้มของสีเท่ากับ 500 หน่วย

วิธีวิเคราะห์

1. เตรียมอนุกรมสารละลายสีมาตรฐานที่มีสี 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60 และ 70 หน่วย โดยการเจือจางปริมาตรสารละลายสต็อกสีมาตรฐาน ดังต่อไปนี้ 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 6.0, และ 7.0 มิลลิลิตร ด้วยน้ำกลั่นให้เป็น 50 มิลลิลิตร ในหลอดเนสเลอร์ ปิดจุกให้แน่นอย่าให้ระเหย หรือมีฝุ่นเข้า สามารถเก็บได้นานหลายเดือน

2. ถ้าตัวอย่างมีสารแขวนลอยหรือขุ่น ต้องกำจัดออกก่อนโดยใช้เครื่องเหวี่ยงตกตะกอน ไม่ควรใช้การกรองเพราะกระดาษกรองอาจจะดูดซึมสีได้

3. บรรจุตัวอย่างน้ำลงในหลอดเนสเลอร์ จนถึงขีด 50 มิลลิลิตร แล้วนำมาเปรียบ

เทียบกับอนุกรมของสารละลายสีมาตรฐาน โดยมองลงไปจากข้างบนหลอดซึ่งวางอยู่บนพื้นขาว เลือกสีมาตรฐานให้ใกล้เคียงกับสีตัวอย่างมากที่สุด ถ้าตัวอย่างน้ำมีสีเกินค่าสีมาตรฐาน (70 หน่วย) ให้เจือจางก่อนด้วยน้ำกลั่น

ถ้าต้องการวัดสีปรากฏให้ใช้น้ำตัวอย่างที่เก็บโดยตรงมาทำการวัดสีโดยไม่ต้องกำจัดสารแขวนลอยหรือความขุ่นออกก่อน

4. คำนวณหน่วยสี (color units) ดังนี้

หน่วยสี = (A x 50) / B

เมื่อ A = สีของตัวอย่างน้ำที่อ่านได้

B = ปริมาตรตัวอย่างน้ำ (มิลลิลิตร)

อ้างอิง
1. กรมอนามัย. 2539. คู่มือการตรวจวิเคราะห์คุณภาพสิ่งแวดล้อมในห้องปฏิบัติการ. หน้า 77
2. http://www.methodsandtrick.com