كيف يحسب صمام الأس الهيدروجيني؟ أساسيات وعمل حساس الأس الهيدروجيني

جرب أداة القضاء على المشاكل





تحديد الرقم الهيدروجيني

الرقم الهيدروجيني هو التمثيل الرقمي للمكافئ بالجرام لكل لتر من تركيز أيون الهيدروجين في أي محلول. يتراوح بين 0 إلى 14. إنه القياس اللوغاريتمي لمولات أيونات الهيدروجين لكل لتر من المحلول. الحلول التي لها قيمة pH بين 0 إلى 7 هي محاليل حمضية بتركيز كبير من أيونات الهيدروجين بينما الحلول التي تحتوي على قيم pH بين 8 إلى 14 هي حلول أساسية بتركيز هيدروجين صغير. الحلول التي لها قيمة pH 7 هي حلول محايدة. يعطي قياس الأس الهيدروجيني مقياسًا للقلوية أو الحموضة في المحلول.

لماذا قياس الأس الهيدروجيني ضروري؟




  • لمراقبة مستوى الأس الهيدروجيني في الدم والذي يجب أن يتراوح بين 7.35 و 7.45
  • مراقبة مستوى الأس الهيدروجيني للتربة من أجل النمو الأمثل للمحاصيل حسب المتطلبات.
  • لرصد الرقم الهيدروجيني للمطر حتى نتمكن من اكتشاف الملوثات في الهواء إذا أصبحت مياه الأمطار أكثر حمضية.
  • لمراقبة درجة الحموضة في العديد من المنتجات اليومية الأخرى المستخدمة مثل الحليب والشامبو وما إلى ذلك.

ثلاث طرق لقياس الرقم الهيدروجيني للمحلول

  • استخدام شريط مؤشر يغير لونه وفقًا لذلك عند وضعه في المحلول. يتم بعد ذلك إخراج الشريط ومطابقة لونه مع لون على مخطط الألوان لتحديد قيمة الأس الهيدروجيني المقابلة.
  • استخدام سائل مؤشر الأس الهيدروجيني حيث يضاف المحلول غير المعروف إلى السائل ويتطابق اللون المتغير للسائل مع لون متوفر بالفعل على عجلة الألوان لتحديد قيمة الأس الهيدروجيني.
  • باستخدام مستشعر الأس الهيدروجيني حيث يمكن إدخال مسبار داخل المحلول وقراءة الأس الهيدروجيني.

5 مزايا استخدام مقياس الأس الهيدروجيني على الطرق الأخرى



  • يعطون قياسات أكثر دقة.
  • يمكن استخدامها بسهولة.
  • قراءة الأس الهيدروجيني أسهل نسبيًا.
  • إنها تعطي قياسات أكثر دقة حيث يمكنها قياس ما يصل إلى 1/100العاشرمن وحدة الأس الهيدروجيني.
  • يمكن إعادة استخدامها.

مبدأ مقياس الأس الهيدروجيني أو مستشعر الأس الهيدروجيني

يعمل مقياس الأس الهيدروجيني بشكل أساسي على حقيقة أن واجهة بين سائلين تنتج جهدًا كهربائيًا يمكن قياسه. بعبارة أخرى ، عندما يتم وضع سائل داخل حاوية مصنوعة من الزجاج داخل محلول غير ذلك السائل ، يوجد جهد كهروكيميائي بين السائلين.

مكونات مستشعر الأس الهيدروجيني

إنه في الأساس قطب كهربائي يتكون من 4 مكونات:


  • قطب قياس : عبارة عن أنبوب مصنوع من الزجاج ويتكون من لمبة زجاجية رفيعة ملحومة به ومملوءة بمحلول كلوريد البوتاسيوم ذو الرقم الهيدروجيني المعروف 7. كما يحتوي على كتلة من كلوريد الفضة متصلة بعنصر فضي. يولد الجهد المستخدم لقياس الرقم الهيدروجيني للمحلول غير المعروف.
قطب قياس

قطب قياس

  • قطب مرجعي : عبارة عن أنبوب زجاجي يتكون من محلول كلوريد البوتاسيوم في اتصال وثيق مع كتلة كلوريد الزئبق في نهاية كلوريد البوتاسيوم. يتم استخدامه لتوفير اتصال ثابت للجهد الصفري لإكمال الدائرة بأكملها.

    قطب مرجعي

    قطب مرجعي

  • المضخم : هو جهاز تكييف إشارة ويقوم بتحويل إشارة إلكترود الأس الهيدروجيني عالية المقاومة إلى إشارة مقاومة منخفضة. يعمل على تقوية واستقرار الإشارة ، مما يجعلها أقل عرضة للضوضاء الكهربائية.
المضخم

المضخم

  • مرسل أو محلل : يستخدم لعرض الإشارة الكهربائية للحساس ويتكون من مستشعر درجة الحرارة للتعويض عن التغير في درجة الحرارة.
مرسل أو محلل

مرسل أو محلل

عمل حساس الأس الهيدروجيني:

عمل حساس الأس الهيدروجيني

عمل حساس الأس الهيدروجيني

يتم وضع القطب داخل دورق مملوء بمحلول يتم قياس الأس الهيدروجيني الخاص به. يتكون المصباح الزجاجي الملحوم في نهاية قطب القياس من أيونات الليثيوم المخدرة مما يجعله يعمل كحاجز انتقائي للأيونات ويسمح لأيونات الهيدروجين من المحلول غير المعروف بالانتقال عبر الحاجز والتفاعل مع الزجاج ، مما يؤدي إلى تطوير الجهد الكهروكيميائي المرتبط بتركيز أيون الهيدروجين. ال قياس الجهد الكهربائي وبالتالي يتغير مع تركيز أيون الهيدروجين. من ناحية أخرى ، لا يتغير جهد القطب المرجعي مع تركيز أيون الهيدروجين ويوفر إمكانات مستقرة تتم مقارنة قطب القياس مقابلها. يتكون من محلول محايد يُسمح له بتبادل الأيونات مع المحلول غير المعروف من خلال فاصل مسامي ، وبالتالي تكوين اتصال منخفض المقاومة لإكمال الدائرة بأكملها. يعطي فرق الجهد بين القطبين قياسًا مباشرًا لتركيز أيون الهيدروجين أو الرقم الهيدروجيني للنظام ويتم تضخيمه مسبقًا لتقويته ثم يتم إعطاؤه إلى الفولتميتر.

يو = إيالرقم الهيدروجيني- يكونالمرجع

يكونالرقم الهيدروجيني- جهد جهد قطب القياس

يكونالمرجع- الجهد الكهربي للإلكترود المرجعي

يتم حساب الأس الهيدروجيني بناءً على معادلة نرنست التي تنص على أن التغيير في إجمالي الإمكانات لكل تغيير في الأس الهيدروجيني هو

U = -KTpH

ك- ثابت بولتزمان ، درجة حرارة T.

الاحتياطات في قياس الأس الهيدروجيني:

  • تميل جهد القطب الكهربائي لإلكترود القياس إلى الاختلاف مع درجة الحرارة ، مما قد يؤثر على قياس الأس الهيدروجيني. لهذا السبب ، يجب توفير تقنية تعويض درجة الحرارة. يتم تحقيقه إما يدويًا عن طريق إجراء قياس منفصل لدرجة الحرارة وإدخال القيمة في مقياس الأس الهيدروجيني أو باستخدام تعويض درجة الحرارة التلقائي ، والذي يتكون من جهاز استشعار درجة الحرارة تتغذى على مقياس الأس الهيدروجيني.
  • نظرًا لأن الزجاج في الواقع موصل سيئ للكهرباء ، فإن قطب القياس يوفر في الواقع مقاومة عالية مقارنة بمقاومة القطب المرجعي ، مما يتسبب في انخفاض كبير في الجهد مما يؤثر على قياس الإخراج. يتمثل حل هذه المشكلة في استخدام عداد مضخم بمقاومة عالية أو باستخدام إعداد قياس جهد التوازن الفارغ.
  • لا ينبغي استخدام حمض الهيدروفلوريك في أي محلول لأنه يذيب الزجاج

مستشعرات الأس الهيدروجيني الحديثة المتوفرة في السوق:

  • PHE-45P : يمكنه قياس الأس الهيدروجيني في النطاق الكامل مع حساسية 0.02pH ويعمل في نطاق درجة حرارة من -5 إلى +95 درجة مئوية. يتكون من معادل درجة الحرارة Pt1000 RTD.
PHE-45P

PHE-45P

  • مستشعر الأس الهيدروجيني WQ201 : يتم قياسه بواسطة Global Water Instrumentation Inc ويتم تثبيته على 25 قدمًا من الكابلات البحرية بطول يصل إلى 500 قدم ، مع خرج من 4 إلى 20 مللي أمبير.
مستشعر الأس الهيدروجيني WQ201

مستشعر الأس الهيدروجيني WQ201

تطبيقات تشمل جهاز استشعار الأس الهيدروجيني

التحكم في درجة الحموضة

يلعب قياس الأس الهيدروجيني دورًا مهمًا في العديد من التطبيقات الصناعية مثل التحكم في المواد الكيميائية في أجهزة التنظيف الصناعية ، وقياس ثاني أكسيد الكبريت في معامل تكرير السكر ، وتحسين التخثر في تنقية المياه. يوفر نقطة تحكم لتحييد الأحماض والقواعد.

يستخدم نظام التحكم في الأس الهيدروجيني لقياس الرقم الهيدروجيني للمحلول ويتحكم أيضًا في إضافة عامل التعادل للحفاظ على المحلول عند درجة حموضة محددة محايدة. يتكون من محلل الأس الهيدروجيني واثنين أو أكثر من مستشعرات الأس الهيدروجيني.

التحكم في درجة الحموضة

التحكم في درجة الحموضة

الآن بعد أن أصبح لدينا معرفة أساسية بمستشعر الأس الهيدروجيني وتطبيقه في التحكم في درجة الحموضة ، أخبرنا ببعض التطبيقات الأخرى لهذا المستشعر. إذا كنت قد استفسرت علاوة على ذلك حول هذا الموضوع أو عن الكهرباء و المشاريع الالكترونية اترك التعليقات أدناه.

رصيد الصور -