pH meter คือเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความเป็นกรดหรือด่างของสารละลาย หรือเรียกอีกอย่างว่า pH เป็นหน่วยวัดที่อธิบายระดับความเป็นกรดหรือด่าง ถูกวัดในระดับ 0 ถึง 14
ข้อมูลเชิงปริมาณที่ได้จากค่า pH แสดงถึงระดับของกิจกรรมของกรดหรือเบสในแง่ของกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออน ค่า pH ของสารเกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราส่วนของไฮโดรเจนไอออน [H+] และความเข้มข้นของไฮดรอกซิลไอออน [OH-] ถ้าความเข้มข้นของ H+ มากกว่า OH- แสดงว่าวัสดุนั้นเป็นกรด กล่าวคือ ค่า pH น้อยกว่า 7 หากความเข้มข้นของ OH- มากกว่า H+ แสดงว่าวัสดุนั้นเป็นเบส โดยมีค่า pH มากกว่า 7 หากมี H+ และ OH- ไอออนในปริมาณเท่ากัน แสดงว่าวัสดุนั้นเป็นกลาง โดยมีค่า pH เท่ากับ 7
กรดและเบสมีไฮโดรเจนและไฮดรอกซิลไอออนอิสระตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างไฮโดรเจนไอออนและไฮดรอกซิลไอออนในสารละลายที่กำหนดจะคงที่สำหรับชุดของเงื่อนไขที่กำหนด สิ่งใดสิ่งหนึ่งสามารถกำหนดได้ด้วยการรู้อีกเงื่อนไขหนึ่ง
ความสำคัญของ pH
ค่า pH ของน้ำเป็นตัวกำหนดความสามารถในการละลาย (ปริมาณที่สามารถละลายในน้ำได้) และความพร้อมทางชีวภาพ (ปริมาณที่สิ่งมีชีวิตในน้ำสามารถนำมาใช้ได้) ขององค์ประกอบทางเคมี เช่น สารอาหาร (ฟอสฟอรัส ไนโตรเจน และคาร์บอน) และโลหะหนัก (ตะกั่ว ทองแดง แคดเมียม เป็นต้น)
ตัวอย่างเช่น นอกจากจะส่งผลกระทบต่อปริมาณและรูปแบบของฟอสฟอรัสที่มีอยู่ในน้ำแล้ว ค่า pH ยังกำหนดด้วยว่าสิ่งมีชีวิตในน้ำสามารถใช้ได้หรือไม่ ในกรณีของโลหะหนัก ระดับที่ละลายได้จะเป็นตัวกำหนดความเป็นพิษ โลหะมีแนวโน้มที่จะเป็นพิษมากกว่าที่ pH ต่ำเพราะละลายได้ง่ายกว่า (ที่มา: คู่มือพลเมืองเพื่อการทำความเข้าใจและตรวจสอบทะเลสาบและลำธาร)
ดูรายละเอียดเครื่องมือวัด pH ที่ http://www.grendelschildren.com/category/เครื่องวัด-ph
การวัดค่า pH
สามารถหาค่า pH คร่าวๆ ได้โดยใช้กระดาษวัดค่า pH หรืออินดิเคเตอร์ ซึ่งจะเปลี่ยนสีตามระดับ pH ที่แตกต่างกันไป ตัวชี้วัดเหล่านี้มีข้อจำกัดด้านความแม่นยำ และอาจตีความได้ยากในตัวอย่างที่มีสีหรือมืด
สามารถวัดค่า pH ได้แม่นยำยิ่งขึ้นด้วยเครื่องวัดค่า pH ระบบการวัดค่า pH ประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ อิเล็กโทรดวัดค่า pH อิเล็กโทรดอ้างอิง และมิเตอร์อิมพีแดนซ์อินพุตสูง อิเล็กโทรดวัดค่า pH เปรียบได้กับแบตเตอรี่ โดยมีแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันไปตาม pH ของสารละลายที่วัดได้ อิเล็กโทรดวัดค่า pH เป็นหลอดแก้วที่ไวต่อไฮโดรเจนไอออน โดยมีเอาต์พุตเป็นมิลลิโวลต์ซึ่งแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนสัมพัทธ์ภายในและภายนอกของหลอด เอาต์พุตอิเล็กโทรดอ้างอิงไม่แปรผันตามกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออน
อิเล็กโทรดวัดค่า pH มีความต้านทานภายในสูงมาก ทำให้การวัดค่า pH เปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าได้ยาก ความต้านทานอินพุตของเครื่องวัดค่า pH และความต้านทานการรั่วจึงเป็นปัจจัยสำคัญ เครื่องวัดค่า pH นั้นเป็นแอมพลิฟายเออร์อิมพีแดนซ์สูงที่วัดแรงดันอิเล็กโทรดนาทีอย่างแม่นยำ และแสดงผลโดยตรงในหน่วย pH บนจอแสดงผลแบบแอนะล็อกหรือดิจิทัล ในบางกรณี แรงดันไฟฟ้าสามารถอ่านได้สำหรับการใช้งานพิเศษหรือสำหรับใช้กับอิเล็กโทรดแบบเลือกไอออนหรือขั้วไฟฟ้าที่อาจลดการเกิดออกซิเดชัน (ORP)
การประยุกต์ใช้งาน pH meter
เครื่องวัดค่า pH ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่อไปนี้: การใช้งาน
- อาหารและเครื่องดื่ม
- เภสัชกรรม
- น้ำมันก๊าซ
- เกษตรกรรม
- โรงงานบำบัดน้ำเสีย
แม้ว่านี่จะไม่ใช่รายชื่ออุตสาหกรรมที่ใช้เครื่องวัดค่า pH อย่างละเอียด แต่ก็ชัดเจนว่าเครื่องวัดค่า pH เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของวิทยาศาสตร์และมีผลกระทบอย่างมากต่อชีวิตของเรา ตัวอย่างเช่น สามารถใช้วัดระดับความเป็นกรดในน้ำเสีย ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของกระบวนการบำบัดน้ำเสีย ใช้เพื่อวิเคราะห์ค่า pH ที่แน่นอนของผลิตภัณฑ์เกรดอาหารและผลิตภัณฑ์เคมีเพื่อความปลอดภัยและคุณภาพ หรือสามารถใช้เพื่อประเมินความเป็นกรด/ด่างของยาในอุตสาหกรรมยาและเทคโนโลยีชีวภาพ