pH พีเอช ค่าความเป็นกรด-เบส

pH ของน้ำ และน้ำดื่มเป็นการวัดที่สำคัญ หาก pH ต่ำเกินไปน้ำจะมีฤทธิ์กัดกร่อนระบบจ่ายน้ำและท่อน้ำ pH ของน้ำยังมีผลต่อคุณสมบัติอื่นๆ เช่นรสชาติ กลิ่น ความใสและประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อโรค ในสหรัฐอเมริกา pH ของน้ำจะถูกกำหนดตามวิธี EPA 150.1 และวิธีมาตรฐาน 4500-H การวัดค่า pH ของน้ำที่มีแร่ธาตุต่ำเป็นเรื่องยาก ยิ่งมีแร่ธาตุต่ำน้ำก็จะนำไฟฟ้าได้น้อยลง น้ำที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำถือเป็นความท้าทายเนื่องจากเครื่องวัด pH เป็นเครื่องวัดระบบไฟฟ้าเคมีที่อาศัยสารละลายที่วัดเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

ขั้นตอนในการใช้เครื่องวัดค่า pH โดยหลักแล้วคุณจะต้องใช้ชุดทดสอบเพื่อทดสอบตัวอย่างน้ำ ประกอบด้วยเครื่องวัด pH หัววัดเครื่องกวนอิเล็กโทรด pH กระบอกปรับเทียบโถหรือบีกเกอร์ตัวอย่างน้ำปราศจากไอออนและบัฟเฟอร์ ขั้นตอนในการทดสอบตัวอย่างน้ำโดยใช้เครื่องวัดค่า pH

เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้วัดไฮโดรเจนไอออนในสารละลายโดยระบุความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเป็นค่าความเป็นกรดหรือด่างซึ่งแสดงเป็นค่า pH โดยจะวัดความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) ระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรดอ้างอิง เครื่องมือนี้ถูกนำไปใช้ในงานต่างๆ มากมายตั้งแต่การทดลองในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการควบคุมคุณภาพ การปลูกผักไฮโดรโปนิกส์เป็นต้น

เครื่องมือวัดกรด-ด่างนี้จะวัดศักย์ไฟฟ้าในสารละลายแล้วเปรียบเทียบกับสารละลายที่รู้จัก (Buffer) ดังนั้นการ calibrate ทำได้โดยใช้สารละลายที่มีระดับ pH คงที่ซึ่งจะเรียกว่าบัฟเฟอร์และตั้งค่าการวัดค่า pH เป็นระดับดังกล่าวบนเครื่องวัด pH แต่ละแบรนด์มีวิธีการสอบเทียบที่แตกต่างกันให้อ่านจากคู่มือเพื่อให้เข้าใจในขั้นตอนพื้นฐาน

เป็นเวลาหลายร้อยปีที่ผู้คนรู้จักน้ำส้มสายชู น้ำมะนาวและอาหารอื่นๆ ที่มีรสเปรี้ยว อย่างไรก็ตามเมื่อถูกค้นพบว่าทำไมสิ่งเหล่านี้จึงมีรสเปรี้ยวนั่นเพราะความเป็นกรดนั่นเอง ในความเป็นจริงแล้วคำว่ากรด (Acid) มาจากคำภาษาละตินซึ่งแปลว่า “เปรี้ยว sour” ต่อมาในศตวรรษที่สิบเจ็ดนักเขียนชาวไอริชและนักเคมีสมัครเล่น Robert Boyle ได้ติดฉลากสารเป็นกรดหรือเบสเป็นครั้งแรก

อ่านคู่มือการใช้งานเนื่องจากเครื่องวัด pH แต่ละรุ่นแต่ละแบรนด์มีวิธีการใช้ที่แตกต่างกันไป โดยทั่วไปประกอบด้วยเครื่องวัดค่า pH และหัววัด Electrode ขั้นตอนการใช้งานในเบื้องต้นมีดังนี้

เครื่องวัดค่าพีเอชมีหลักการทำงานโดยวัดความเป็นกรดหรือด่างของสารละลาย pH คือความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในสารละลาย สารละลายที่มี H + ไอออนมากกว่าจะยังคงเป็นกรดในขณะที่สารละลายที่มี OH- มากกว่าจะยังคงเป็นด่างค่า pH ของสารละลายมีตั้งแต่ 1 ถึง 14 เครื่องวัดค่า pH จะมีหัววัด Electrode เพื่อวัดความต่างของศักย์ไฟฟ้าในหน่วย mV (มิลลิโวลท์) ระหว่างหัววัด pH และหัววัดอ้างอิงและความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับความเป็นกรดหรือเบส เนื่องจากหัววัดหลอดแก้วบางๆ ช่วยให้การวัดอิออนไฮโดรเจนได้มากขึ้น อิเล็กโทรดแก้วจะวัดค่าศักย์ไฟฟ้าเคมีของไฮโดรเจนไอออน

ค่า pH ของน้ำหรือสารละลายคือค่าความเป็นกรดด่างของน้ำซึ่งโมเลกุลของน้ำจะสามารถแยกออกเป็นไฮโดรเจนไอออน (H +) และไฮดรอกไซด์ไอออน (OH−) ไฮโดรเจนไอออนนั้นมีสภาพเป็นกรดและไอออนของไฮดรอกไซด์นั้นเป็นเบส ดังนั้น pH คือการวัดจำนวนของไฮโดรเจนหรือไฮดรอกไซด์ไอออนในสารละลาย ยิ่งไฮโดรเจนไอออนมีปริมาณมากน้ำหรือสารละลายยิ่งมีความเป็นกรดมากขึ้น เช่นเดียวกันถ้าน้ำหรือสารละลายมีไฮดรอกไซด์ไอออนมากยิ่งมีความเป็นเบสมากนั่นเอง

เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในการหาค่าความเป็นกรด-ด่างของสารละลาย ค่า pH คือความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนในสารละลาย สารละลายที่มี H+ ไอออนมากกว่าจะยังคงเป็นกรดในขณะที่สารละลายที่มี OH มากกว่าจะยังคงเป็นด่าง ค่า pH ของสารละลายมีตั้งแต่ 1 ถึง 14 เครื่องวัดค่าพีเอชเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยโพรบวัดพิเศษ (อิเล็กโทรดแก้ว) ซึ่งติดอยู่กับตัวเครื่องวัดอิเล็กทรอนิกส์ที่แสดงค่า pH เป็นจุดทศนิยม เครื่องวัดค่า pH จะต้องสอบเทียบก่อนที่จะใช้งานกับสารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐาน

ค่า pH เป็นปริมาณที่สำคัญที่สะท้อนถึงสภาพทางเคมีของสารละลาย โดยค่า pH มีผลทางชีวภาพกิจกรรมของจุลินทรีย์และพฤติกรรมของสารเคมี ด้วยเหตุนี้การตรวจสอบหรือควบคุมค่า pH ของดินน้ำและผลิตภัณฑ์อาหาร เครื่องดื่มจึงมีความสำคัญสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย การตรวจสอบค่า pH ทำได้หลายวิธีได้แก่ใช้กระดาษลิตมัสหรือเครื่องวัดกรด-ด่างเพื่อผลการวัดค่า pH ที่แม่นยำและถูกต้อง น้ำที่มีค่า pH ต่ำหรือสูงเกินไปอาจเป็นอันตรายต่อปลาและสัตว์น้ำอื่นๆ น้ำที่ค่า pH ต่ำโลหะมีพิษเช่นอลูมิเนียมสามารถละลายเข้าไปในน้ำในระดับความเข้มข้นที่มากขึ้นสารเคมีเช่นไนโตรเจนจะมีพิษมากขึ้นและกระบวนการเมตาบอลิซึมของปลาจะมีประสิทธิภาพน้อยลง น้ำที่มีค่า pH ต่ำกว่า 5 สามารถยับยั้งการสืบพันธุ์ และอาจทำให้ปลาตายได้ น้ำที่มีค่า pH ต่ำกว่า 6.5 สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของปลาได้