تأثيرات درجة الحرارة على الأس الهيدروجيني

كتابة: ابتسام مهران آخر تحديث: 01 مارس 2021 , 13:35

ما هو الرقم الهيدروجيني

  • هو تعريف الحموضة تستند على كمية أيونات الهيدروجين المتاحة، في الواقع يعود أول استخدام للمصطلح إلى عالم دنماركي يُدعى SPL Sorenson ، قام بتعريف مصطلح pondus hydrogenii للتعبير عن تركيزات صغيرة جدا من أيونات الهيدروجين ، والتي نستخدمها الآن لتعريف الأس الهيدروجيني .
  • يتم التعبير عن العلاقة بين الأس الهيدروجيني وتركيز الهيدروجين أيون بالرقم الهيدروجيني = – log10aH.
  • يجدر الإشارة بسرعة إلى أن قياس الأس الهيدروجيني مرتبط بمحلول مائي.
  • يمكن الإشارة إلى الحلول التي لا يكون فيها المذيب ماء على أنها محاليل غير مائية، ذات المناظر لا تحمل دائما أيونات الهيدروجين ، مما يجعل قياس درجة الحموضة مجموع غير كاتب ، يمكن أحيانا قياس القيمة التي تشير إلى الرقم الهيدروجيني إذا أخذنا في الاعتبار تركيز الأيونات الانفصالية لقاعدة المذيب ، مثل قياس تركيزات كلوريد الفوسفوريك الأساسي في قياس كلوريد الفوسفوريك ، ويجب أيضا معرفة ما هو الرقم الهيدروجيني لحمض الكبريتيك .

تأثيرات درجة الحرارة على الأس الهيدروجيني

  • تلعب درجة الحرارة دور مهم في قياسات الأس الهيدروجيني ، مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد الاهتزازات الجزيئية مما يؤدي إلى قدرة الماء على تأين وتشكيل المزيد من أيونات الهيدروجين ، نتيجة لذلك ، سينخفض ​​الرقم الهيدروجيني ، يمكن تمثيل تفكك الماء في أيون الهيدروجين والهيدروكسيد على النحو التالي :

H2O (l) ⇌ H + (aq) + OH− (aq)

  • سيخضع كل محلول لتغيير في قيمة الأس الهيدروجيني من خلال التغيرات في درجة الحرارة ، الاختلاف في قياسات الأس الهيدروجيني عند درجات حرارة مختلفة، يخبر مستوى الأس الهيدروجيني الجديد ببساطة عن الرقم الهيدروجيني الحقيقي لهذا المحلول عند درجة الحرارة المحددة ، اعتماد درجة الحرارة على الرقم الهيدروجيني للمياه النقية .
  • يتضح أن الرقم الهيدروجيني ph للماء عند 0 درجة مئوية هو 47 ، ولكن نفس الماء عند 100 درجة مئوية سيكون له درجة حموضة 6.14. [1]

الإشراف المشترك مع اختبار الأس الهيدروجيني

الإشراف الشائع هو عندما تأخذ عينة من خزان المعالجة وتقوم بقياس الأس الهيدروجيني في المختبر ، في ذلك الوقت ربما لم تكن تقيس الأس الهيدروجيني بنفس درجة الحرارة في خزان العملية ، وهذا يعني أنه لن يكون لديك قيمة الرقم الهيدروجيني الصحيحة للعينة ، وبالتالي فإن قيمة الأس الهيدروجيني بدون قيمة درجة الحرارة لا معنى له ، يمكن التغلب على هذا ببساطة عن طريق اختبار الرقم الهيدروجيني في الموقع وفي مصدر العينة .

أنواع تعويض درجة الحرارة

هناك نوعان شائعان من تعويض درجة الحرارة عند العمل بقياسات الأس الهيدروجيني .

  • تعويض درجة الحرارة التلقائي (ATC) يعوض عن تذبذب خرج ملي فولت من القطب ، يتم تضمين ATC بشكل شائع في أجهزة قياس الأس الهيدروجيني الحالية للحصول على نتائج سريعة ودقيقة .
  • تعويض درجة حرارة المحلول (STC) (سواء كان ذلك ضروري سيعتمد على دقة الأس الهيدروجيني المطلوبة) يحول الأس الهيدروجيني عند درجة حرارة القياس إلى الرقم الهيدروجيني عند درجة حرارة مرجعية ، درجة الحرارة المرجعية بشكل عام هي 25 درجة مئوية ، يمكن فقط مقارنة قيم الأس الهيدروجيني المأخوذة عند نفس درجة الحرارة أو تحويلها باستخدام تعويض درجة حرارة المحلول مع بعضها البعض .
  • تذكر أن تأثير درجة حرارة المحلول ، وتأثير درجة حرارة القطب مختلفان، للحصول على أفضل النتائج في قياس الأس الهيدروجيني ، تذكر دائما المعايرة والقياس بنفس درجة الحرارة .[2]

قياس الأس الهيدروجيني في المحاليل المائية

جزيئات الماء في حركة مستمرة، نظرا لأنها في حركة ثابتة ، فإن عدد صغير من جزيئات الماء سوف يصطدم ، وينفصل ليشكل: [H +] (أيونات الهيدروجين) و [OH -] (هيدروكسيد) أيونات: H2O = H + + OH- ، يشار إلى هذا باسم التفكك التلقائي للماء .

نظرا لأن المذيب عبارة عن ماء ، فإن المحاليل المائية سيكون لها دائمًا نشاط أيون H + (هيدروجين) ، أو نشاط أيون OH- (هيدروكسيد) ، من خلال قياس نشاط H + Hydrogen Ion ، يمكننا معرفة ما إذا كان المحلول المائي حمضي ام قلوي أم متعادل .

الفرق بين درجة الحموضة والحموضة

لا يعني انخفاض الرقم الهيدروجيني للماء أن الماء يصبح أكثر حمضية في درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن أن يصبح المحلول أكثر حمضية فقط إذا كان هناك مستوى أعلى من أيونات الهيدروجين من أيونات الهيدروكسيد ، في حالة المياه النقية ، لا يتغير تركيز أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد أبدا ، لذلك يكون الماء دائما متعادل ، بغض النظر عما إذا كان مستوى الأس الهيدروجيني يتغير أم لا ، في درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية) يكون الرقم الهيدروجيني للماء النقي 7 ، إذا قمت بزيادة درجة الحرارة إلى 100 درجة مئوية ، فإن الرقم الهيدروجيني للماء النقي هو  6.14 ، والذي لا يزال متعادل على مقياس الأس الهيدروجيني على الرغم من أنه أقل من 7.[3]

متحكمات الأس الهيدروجيني مع تعويض يدوي لدرجة الحرارة

في هذه الحالة ، يقوم المستخدم بإدخال درجة حرارة المحلول يدويا في جهاز التحكم في الأس الهيدروجيني ، يقوم المقياس بعد ذلك بتصحيح قراءات الأس الهيدروجيني للتغيرات في حساسية القطب الكهربي للأس الهيدروجيني .

يزيل تعويض درجة الحرارة معظم أخطاء القياس المعتمدة على درجة الحرارة من القطب ، يمكن إجراء مزيد من التقليل من هذا الخطأ في كل من  مقاييس الأس الهيدروجيني المعوض عن درجة الحرارة وغير درجة الحرارة ، عن طريق معايرة أداة الأس الهيدروجيني وإلكترود الأس الهيدروجيني بنوع محلول عازل الأس الهيدروجيني المحدد ، والذي يكون قريب من قيم القياس المتوقعة للأس الهيدروجيني ، وهو عند نفس درجة حرارة المحلول المراد قياسه .

نقوم بتصنيع محلول منظم درجة الحموضة 2.00 درجة الحموضة ، ومحلول منظم درجة الحموضة 10.00 درجة الحموضة خصيصا لهذا الغرض .

تقلل هذه التقنية أيضًا من الأخطاء الأخرى المتعلقة بدرجة الحرارة ، والتي تحدث في جميع أقطاب الأس الهيدروجيني ولكن لا يمكن التنبؤ بها ، أو تعويضها عند حدوث تغيرات في درجة الحرارة ، هذه الأخطاء غير المتوقعة في قياس الأس الهيدروجيني، بسبب تغير درجة الحرارة ، معقدة نوعا ما في طبيعتها ، وتختلف من قطب كهربائي إلى قطب كهربائي .

يمكن أن تؤدي هذه الأخطاء إلى أخطاء صغيرة ، ولكنها ملحوظة في قياس الأس الهيدروجيني ، لسوء الحظ ، لا يوجد الكثير الذي يمكن القيام به حيال ذلك ، بطريقة اقتصادية أو عملية لمعظم مستخدمي أدوات الأس الهيدروجيني ، لذلك من الناحية العملية يتم تجاهلها في الغالب في تطبيقات الأس الهيدروجيني اليومية .[1]

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق