ค่า pH

     ค่า pH (Potential of Hydrogen ion) เป็นค่าที่แสดงความเป็นกรดเป็นเบสของสารเคมีจากปฏิกิริยาของไฮโดรเจนไอออน (H⁺) สามารถทดสอบได้หลายวิธี โดยวิธีที่นิยมและง่ายสุดคือทดสอบด้วยกระดาษลิตมัสจากการเปลี่ยนสี
สำหรับตัวเลขที่แสดงค่า pH ถ้าพิจารณาอย่างง่ายที่อุณหภูมิห้อง ค่าเท่ากับ 7 แสดงว่าสารนั้นเป็นกลางไม่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือเบส เช่น น้ำบริสุทธิ์ ถ้ามีค่าน้อยกว่า 7 แสดงว่าเป็นกรด และถ้ามากกว่า 7 แสดงว่าเป็นเบส

 ตัวอย่างค่าพีเอชของสารต่าง ๆ

ค่าพีเอขที่ของสารที่พบได้บ่อยในชีวิตประจำวัน

สาร	pH
กรดสารพิษจากเหมืองร้าง	-3.6 - 1.0
กรดจากแบตเตอรี	-0.5
กรดในกระเพาะอาหาร	1.5 - 2.0
เลมอน	2.4
Coke	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

  การวัดค่า pH

  หลักการเบื้องต้นของ pH Measurement หลักการเบื้องต้นจะใช้วิธีในการวัดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าของไอออนในสารละลายระหว่าง Glass Electrode เปรียบเทียบกับ Reference Electrode ซึ่งเป็นเซลล์มาตรฐานที่ทราบค่าศักย์ไฟฟ้าแล้ว

แสดงหลักการอย่างง่ายในการวัดค่า pH

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

เมื่อ

= ผลรวมของค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ได้จากการวัด

= ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าเมื่อค่า = 1

= ผลรวม ไอออนของไฮโดรเจน

= ค่าอุณหภูมิสัมบูรณ์เป็นองศาเคลวิน

= 1.986 Calories ต่อ mol degree

= Faraday (coulombs per mol)

= logarithm conversion factor

ค่า pH จะได้มาจากค่าลบ logarithm ของผลรวมไอออนไฮโดรเจน

จากสมการด้านบน จะพบว่าค่าไอออนที่ตรวจจับได้ที่ Membrane จะเป็นค่าที่กำหนดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้น ซึ่งถ้าที่ Membrane สกปรกจะทำให้ค่า pH ที่วัดได้มีค่าผิดพลาดตามไปด้วย
จากสมการ จะเห็นได้ว่า ศักย์ไฟฟ้าจะขึ้นกับอัตราส่วนความเข้มข้นของ แล้วยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (T) อีกด้วยดังนั้นการวัด pH ที่ถูกต้องจำเป็นต้องมีการปรับเทียบเครื่องวัดไปที่อุณหภูมิที่ถูกต้องหรือคือจำเป็นต้องตรวจวัดอุณหภูมิของสารละลาย เพื่อทำการปรับภายในวงจรอีกทีหนึ่ง เครื่องวัด pH ที่สมบูรณ์นอกจากจะมีขั้วปรับเทียบแล้วยังมีตัวตรวจวัดอุณหภูมิของสารละลายละลายติดอยู่ด้วย
Reference Electrode จะมีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่คงที่โดยไม่ขึ้นกับอุปกรณ์ตัวใด จากรูปโครงสร้างของ Reference type จะประกอบด้วย Mercury (ปรอท) ซึ่งจะสัมผัสอยู่กับ Mercurous chloride (HG₂Cl₂ ) และ Potassium chloride (KCl ) เมื่อคิดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ Reference Electrode รวมกับค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าสามารถหาค่าได้ตามสมการ

เมื่อ

= ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ Reference Electrode

= ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ Liquid Junction

Thermo Compensating Resistorจะทำหน้าที่ชดเชยอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป เพื่อให้ผลการวัดได้ถูกต้องโดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิวงจรที่ใช้งานร่วมกับ Thermo Compensating Resistor จะออกแบบให้หักล้างกับค่าแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสารละลายที่ทำการวัดโดยสมการวงจรชดเชยจะได้ดังนี้

 

สารที่มีสมบัติเป็นกรด
        สารประเภทนี้มีรสเปรี้ยว ทำปฏิกิริยาเคมีกับโลหะ เช่น สังกะสีทำปฏิกิริยาเคมีกับหินปูน
        ตัวอย่างสารประเภทนี้ เช่น น้ำส้มสายชู น้ำมะนาว น้ำอัดลม น้ำมะขาม น้ำยาล้างห้องน้ำเป็นต้น เมื่อเรานำสารที่มีสมบัติเป็น กรดทดสอบด้วยกระดาษลิตมัสมีน้ำเงินกระดาษลิตมัสจะเปลี่ยนจากสีน้ำเงินเป็นสีแดง

 สารที่มีสมบัติเป็นเบส

        สารประเภทนี้มีรสฝาด เมื่อนำมาถูกับฝ่ามือจะรู้สึกลื่นมือ ทำปฏิกิริยากับไขมัน หรือน้ำมันพืช หรือน้ำมันสัตว์ จะได้สารประเภทสบู่
        ตัวอย่างสารประเภทนี้ เช่น น้ำปูนใส โซดาไฟ น้ำขี้เถ้า เมื่อนำสารที่มีสมบัติเป็นเบสทดสอบด้วย กระดาษลิตมัสสีแดงกระดาษลิตมัสจะเปลี่ยนสีจากสีแดงเป็นสีน้ำเงิน
pH (พี เอช) ย่อมาจาก positive potential of the hydrogen ionsหมายถึง หน่วยวัดค่าความเป็น กรด-ด่าง ซึ่งมีช่วงตั้งแต่ ๐-๑๔ คือ ถ้าความเป็นกรดในอาหารสูงมาก ค่า pH = ๐ แต่ถ้าความเป็นด่างสูงมาก ค่า pH = ๑๔ หรือถ้าเป็นกลาง ไม่เป็นกรด ไม่เป็นด่าง ค่า pH = ๗
pH (พีเอช) เป็นค่าที่แสดงความเป็นกรดจากปฏิกิริยาของอิออนของไฮโดรเจน (H+) สามารถทดสอบได้หลายวิธี โดยวิธีที่นิยมและง่ายสุดคือทดสอบด้วยกระดาษลิตมัสจากการเปลี่ยนสี สำหรับตัวเลขที่แสดงค่าพีเอช ถ้ามีค่าเท่ากับ 7 แสดงว่าสารนั้นเป็นกลางไม่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือเบส ถ้ามีค่าน้อยกว่า 7 แสดงว่าเป็นกรด และถ้ามากกว่า 7 แสดงว่าเป็นเบส