ما هو الرقم الهيدروجيني؟ لماذا يُكتب الحرف p في الرمز pH بالحالة الصغيرة، بينما يُكتب الحرف H بالحالة الكبيرة؟

قيمة الأس الهيدروجيني، المعروفة أيضًا بمؤشر تركيز أيونات الهيدروجين، هي مقياس لنشاط أيونات الهيدروجين في محلول ما، وتمثل درجة حمضية أو قلوية المحلول بالمعنى الشائع.

تأيّن الماء


طُرِح هذا المفهوم لأول مرة عام 1909 على يد الكيميائي الحيوي الدنماركي سورين بيتر لوريتز سورينسن. ويرمز الحرف p إلى الكلمة الألمانية Potenz، التي تعني القوة أو التركيز، بينما يرمز H (hydrogen ion) إلى أيون الهيدروجين (H+).


في الظروف العادية (25℃، أي نحو 298 كلفن)، كلما اقتربت قيمة الأس الهيدروجيني من الصفر، زادت حموضة المحلول؛ وكلما اقتربت من 14، زادت قلوية المحلول. فإذا كان الأس الهيدروجيني أقل من 7، يكون المحلول حامضًا؛ وإذا كان أكبر من 7، يكون المحلول قلويًا؛ وإذا كان يساوي 7، يكون المحلول متعادلًا.




في الحسابات، يُشير [H+] إلى التركيز المولي لمادة تحتوي على أيونات الهيدروجين في محلول (يُكتب أحيانًا أيضًا على صورة H3O+)، وهو التركيز المولي لمادة تحتوي على أيونات الهيدروجين مائية.


يمثّل الرقم الهيدروجيني تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول c(H+)، ويُستخدم لتحديد قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول. غير أنّه لا يمكن قياس تركيز أيونات الهيدروجين فعليًا في المحلول؛ لذلك يعرّف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) الرقم الهيدروجيني وفق العلاقة: pH ≈ −lg[c(H+)/mol/L]، كما يُحدّد قيمًا مرجعيةً قياسيةً للرقم الهيدروجيني. وبما أنّ الرقم الهيدروجيني يُعرَّف من الناحية العملية، فإنّه يُعتبَر عمومًا بلا وحدة.


التعبير الرياضي لدرجة الحموضة (pH) هو −lg[H⁺]، وفي الرياضيات يُرمز إلى القيمة السالبة للوغاريتم الطبيعي بالحرف p؛ ونظرًا لخصوصية درجة الحموضة واللوائح والتسميات وغيرها، فإن الصيغة الشائعة لكتابة pH تقتصر على الحرف p بحالة صغيرة، مع رفع حرف H، وفقًا للمواصفة؛ أما صيغ مثل ph وPH وPh وغيرها فهي صيغ غير معيارية!


إذن هل تعلم لماذا يُكتب الحرف p في pH بالحالة الصغيرة بينما يُكتب H بالحالة الكبيرة؟



لا شكّ في أن حرف H في pH يرمز إلى أيون الهيدروجين (H+)، إلا أن مصدر الحرف p لا يزال موضع نقاش.


الأول يُسمّى «p»، وهو اختصار لـ«German Potenz»، ويعني القوة والشدة، و«P»، وهو اختصار لـ«French puissance»، ويعني أيضًا «القوة والشدة».


الثاني هو الأس الهيدروجيني، وهو اختصار لتعبير «pondus hydrogenii» باللاتينية، ويعني كمية الهيدروجين. أما الأول فهو التعبير اللاتيني «potentia hydrogenii» (قدرة الهيدروجين)، وهو يعادل مصطلح «potential hydrogen» بالإنجليزية.


الثالث هو أن p مجرد رمز عشوائي اختاره سورينسن، الذي استخدم أيضًا q.


في الكيمياء اليوم، نضيف الحرف p أمام كمية بلا أبعاد للدلالة على اللوغاريتم السالب لتلك الكمية، ولذلك يُكتب p بحرف صغير. أما H فيرمز إلى أيون الهيدروجين، لأن رمز عنصر الهيدروجين هو H، لذا يُكتب بحرف كبير!

ترتيب المعرفة ذات الصلة

1. ما هي محلول المعايرة القياسي لدرجة الحموضة؟ وما هي خصائصه؟


محلول المُخَزِّن للأس الهيدروجيني هو محلول يحافظ على استقرار مستوى الأس الهيدروجيني. فإذا أُضيف إلى هذا المحلول كمية صغيرة من حمض أو قاعدة، أو نتج عن تفاعل كيميائي داخل المحلول كمية صغيرة من حمض أو قاعدة، وتم تخفيف المحلول بشكل مناسب، فإن قيمة الأس الهيدروجيني لهذا المحلول تبقى مستقرة وغير متغيرة تقريبًا، مما يتيح له مقاومة التأثيرات الناجمة عن إضافة كميات صغيرة من الأحماض أو القواعد أو عمليات التخفيف الكبيرة أو الصغيرة دون أن تتغير قيمة الأس الهيدروجيني؛ ويُطلق على مثل هذا المحلول اسم محلول المُخَزِّن للأس الهيدروجيني.


تتمتع المحاليل القياسية لتحديد الأس الهيدروجيني بالخصائص التالية:

1.1 يُعرف قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول القياسي ويُحقق بدقة محددة.

1.2 تتمتع قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول القياسي بقابلية تكرار واستقرار جيدين، مع سعة تخزين كبيرة، وقيمة تخفيف صغيرة، ومعامل حرارة منخفض.

1.3 طريقة تحضير المحلول بسيطة.

2. كيف نُحضِّر محلول معايرة قياسي لدرجة الحموضة؟


لإجراء قياسات عامة لدرجة الحموضة، يمكن استخدام مجموعة كاملة من الكواشف المعيارية لدرجة الحموضة (يمكن تحضير 250 مل)، وعند تحضير المحلول يجب استخدام ماء منزوع الأيونات، مع غليه مسبقًا لمدة 15–30 دقيقة لإزالة ثاني أكسيد الكربون المذاب. افتح الكيس البلاستيكي واسكب الكاشف في الكأس الزجاجي، وقم بإذابته باستخدام كمية مناسبة من الماء المنزوع الأيونات، ثم اشطف الكيس وأفرغ ما فيه في زجاجة حجمية سعة 250 مل، وخفّف إلى العلامة المحددة، ورجّ جيدًا.

3. كيف يتم تخزين واستخدام محاليل ضبط درجة الحموضة بشكل صحيح؟


بعد تحضير محلول المخزن، يجب تعبئته في زجاجات زجاجية أو زجاجات بولي إيثيلين (أما مخازن الأس الهيدروجيني القلوية مثل pH 9.18 وpH 10.01 وpH 12.46 وغيرها، فيجب تعبئتها في زجاجات بولي إيثيلين). يُغلق غطاء الزجاجة بإحكام ويُحفظ في الثلاجة عند درجة حرارة منخفضة (5–10℃)، وعادةً ما يدوم استخدامه نحو ستة أشهر؛ فإذا لوحظ وجود تعكّر أو عفن أو ترسب، يُمنع الاستخدام. عند الاستخدام، يُعدّ عدة زجاجات بولي إيثيلين سعة 50 مل، ويُسكب محلول المعايرة من الزجاجة الكبيرة إلى الزجاجات الصغيرة، وتُترك عند درجة حرارة الغرفة لمدة ساعة إلى ساعتين، ثم تُستخدم بعد تحقيق التوازن الحراري. بعد الاستخدام، يمكن الاحتفاظ بمحلول المخزن داخل الزجاجة لمدة يومين إلى ثلاثة أيام في ظروف بيئية لا تقل عن 10℃، كما أن المحاليل الثلاثة الشائعة pH 7.00 وpH 6.86 وpH 14.00 تدوم لفترة أطول. أما محاليل pH 9.18 وpH 10.01 فهي أكثر عرضة لتغيرات الأس الهيدروجيني لأنها تمتص ثاني أكسيد الكربون من الهواء.

4. ما هي استخدامات محاليل التحكم في درجة الحموضة؟


4.1 قم بمعايرة مقياس الأس الهيدروجيني قبل قياس الأس الهيدروجيني.

يُستخدم المعيار 4.2 للتحقق من دقة مقياس الأس الهيدروجيني. على سبيل المثال، بعد معايرة مقياس الأس الهيدروجيني باستخدام محاليل بدرجة حموضة 6.86 و14.00، يتم إدخال قطب الـpH في محلول بدرجة حموضة 9.18 للتأكد مما إذا كانت القيمة المعروضة على الجهاز مطابقة لدرجة الحموضة للمحلول القياسي.

4.3 تحقق مما إذا كان يلزم إعادة معايرة مقياس الأس الهيدروجيني أثناء قياس الدقة العامة. فقد يحدث انحراف أو تغير في المقياس بعد المعايرة والاستخدام؛ لذلك يتم إدخال الإلكترود في محلول مخزن قياسي قريب من محلول العينة المراد اختباره قبل البدء بالاختبار، ويُحدَّد مدى الحاجة إلى إعادة المعايرة وفقًا لحجم الخطأ.

4.4 اختبار أداء قطب قياس الأس الهيدروجيني.

5. لماذا يجب نقع قطب الـpH؟ وكيف يتم نقع قطب الـpH المركب بشكل صحيح؟


يجب نقع قطب الـpH قبل الاستخدام، لأن غشاء قطب الـpH عبارة عن طبقة زجاجية خاصة، وتوجد على سطح هذه الطبقة طبقة هلامية رقيقة جدًا، ولا يمكن أن تؤدي وظيفتها بشكل فعّال تجاه أيونات الهيدروجين في المحلول إلا في ظروف رطوبة كاملة. وفي الوقت نفسه، يؤدي نقع القطب الزجاجي إلى خفض كبير في الجهد غير المتماثل ويجعله أكثر استقرارًا. يُنصح عمومًا بنقع قطب الـpH الزجاجي في ماء مقطر أو في محلول منظم بدرجة حموضة 4.00؛ ومن الأفضل عادةً استخدام محلول منظم بدرجة حموضة 4.00، مع تركه لينقع لمدة 24 ساعة أو أكثر، وذلك وفقًا لسمك طبقة الغشاء الزجاجي ومدى تقادم القطب. وفي الوقت نفسه، يجب أيضًا نقع الوصلة السائلة للقطب المرجعي؛ إذ إن جفاف هذه الوصلة يؤدي إلى ارتفاع جهد الوصلة أو عدم استقراره. ويتعين أن يكون محلول النقع الخاص بالقطب المرجعي مطابقًا للمحلول المرجعي الخارجي للقطب، أي محلول كلوريد البوتاسيوم بتركيز 3.3 مولار أو محلول كلوريد البوتاسيوم المشبع، وتتراوح مدة النقع عادةً بين بضع ساعات.


لذلك، بالنسبة للإلكترود المركب لقياس الأس الهيدروجيني، من الضروري نقعه في محلول مخزن بقيمة pH 4.00 يحتوي على كلوريد البوتاسيوم (KCl)، وذلك لضمان عمل الغشاء الزجاجي والوصلة السائلة بشكل متزامن. ينبغي إيلاء اهتمام خاص لهذا الأمر؛ إذ كان في السابق يُعمد إلى نقع الإلكترود الزجاجي المنفرد لقياس الأس الهيدروجيني بالماء المقطر أو بمحلول مخزن بـpH 4، ثم تحوّل هذا الأسلوب إلى الاستخدام الشائع عند التعامل مع الإلكترودات المركبة لقياس الأس الهيدروجيني، حتى إن بعض التعليمات غير الصحيحة الخاصة بهذه الإلكترودات كانت تتبع هذا الإجراء الخاطئ. والنتيجة المباشرة لهذا النهج الخاطئ في النقع هي تحويل إلكترود مركب لقياس الأس الهيدروجيني ذو أداء جيد إلى إلكترود بطيء الاستجابة وقليل الدقة؛ وكلما طال زمن النقع، تفاقم تدهور الأداء، لأن تركيز كلوريد البوتاسيوم داخل الوصلة السائلة (مثل تلك الموجودة داخل القلب الرملي) ينخفض بشكل كبير بعد فترة طويلة من النقع، مما يؤدي إلى ارتفاع جهد الوصلة السائلة وعدم استقراره. وبالطبع، ما إن يتم إعادة نقع الإلكترود في محلول النقع الصحيح لبضع ساعات حتى يستعيد أداؤه.


بالإضافة إلى ذلك، لا يجوز نقع قطب قياس الأس الهيدروجيني في محاليل مخزن متعادلة أو قلوية؛ إذ إن الغمر الطويل الأمد في مثل هذه المحاليل يؤدي إلى فقدان حساسية غشاء الزجاج الخاص بقياس الأس الهيدروجيني.


التحضير الصحيح لمحلول نقع قطب الـpH: خذ عبوة من مخزن الـpH بقيمة 4.00 (250 مل)، وقم بإذابتها في 250 مل من الماء النقي، ثم أضف 56 غرامًا من كلوريد البوتاسيوم عالي النقاوة، وسخّن المحلول بشكل مناسب مع التحريك حتى يذوب تمامًا.

6. ما الفرق بين الأقطاب الكهروكيميائية المركبة لقياس الأس الهيدروجيني القابلة لإعادة التعبئة والأخرى غير القابلة لإعادة التعبئة؟


يُميَّز غلاف قطب الـpH المركب بين النوع البلاستيكي والنوع الزجاجي. يزوَّد قطب الـpH المركب القابل لإعادة التعبئة بفتحة تعبئة سائلة على غلاف القطب. وعند فقدان محلول المرجع الخارجي للقطب، يمكن فتح فتحة التعبئة السائلة لإعادة تعبئة محلول كلوريد البوتاسيوم (KCl). أما القطب المركب القابل لإعادة التعبئة الذي يحتوي على جل من محلول KCl، فهو لا يفقد بسهولة ولا يضم أي فتحة سائلة.


تتميّز الإلكترود المركب القابل لإعادة التعبئة لقياس الأس الهيدروجيني بارتفاع معدل نفاذية محلول المرجع، واستقرار وإمكانية إعادة إنتاج جهد الوصلة السائلة، ودقة قياس عالية. وعند تآكل أو تلوث الإلكترود المرجعي، يمكن تعويض محلول كلوريد البوتاسيوم أو استبداله؛ غير أن عيب ذلك يكمن في صعوبة الاستخدام. عند استخدام الإلكترود المركب القابل لإعادة التعبئة، ينبغي فتح فتحة التعبئة لزيادة ضغط السائل وتسريع استجابة الإلكترود. وعند انخفاض مستوى الإلكتروليت إلى أقل من 2 سم عن فتحة التعبئة، يجب إضافة إلكتروليت جديد في الوقت المناسب.


تتميّز الإلكترود المركب لقياس الأس الهيدروجيني غير القابل لإعادة الشحن بسهولة الصيانة وسهولة الاستخدام، ولذلك يُستخدم على نطاق واسع. غير أنّه عند استخدامه كإلكترود مخبري لقياس الأس الهيدروجيني، وفي ظل الاستخدام طويل الأمد والمستمر، ينخفض تركيز محلول كلوريد البوتاسيوم عند الوصلة السائلة، مما يؤثر في دقة القياس. لذلك، عند عدم استعمال الإلكترود المركب لقياس الأس الهيدروجيني غير القابل لإعادة الشحن، ينبغي غمره في محلول نقع الإلكترود؛ وبذلك تبقى أداء الإلكترود جيدًا جدًا خلال القياسات اللاحقة. كما أن بعض إلكترودات قياس الأس الهيدروجيني المخبرية لا تخضع لاختبارات طويلة الأمد أو متواصلة، ولذا فإن تأثير هذا التكوين على الدقة يكون محدودًا نسبيًا. أمّا الإلكترود المركب الصناعي لقياس الأس الهيدروجيني فليس له متطلبات عالية من حيث دقة القياس، ولذلك أصبح سهولة الاستخدام الخيار الرئيسي.

7. كيف تُستخدم الإلكترود المركب لقياس الأس الهيدروجيني بشكل صحيح؟


7.1 يجب ألا توجد فقاعات في مقدمة الفقاعة. وإذا وجدت فقاعات، فيجب التخلص منها بالقوة.

7.2 بعد إزالة الإلكترود من زجاجة النقع، يجب غسله بالماء المقطر وتجفيفه بالرجة؛ ولا يُنصح بمسح الكرة بمناديل ورقية، إذ إن ذلك قد يؤدي إلى انتقال شحنة كهروستاتيكية مُحفَّزة إلى الغشاء الزجاجي، مما يطيل زمن استقرار الجهد. والأفضل استخدام المحلول المُختبَر لغسل الإلكترود.

7.3 بعد إدخال القطب المركب لقياس الأس الهيدروجيني في المحلول المراد قياسه، ينبغي تحريكه ورجّه عدة مرات قبل وضعه في وضع ثابت؛ إذ إن ذلك يُسرِّع استجابة القطب. وخاصة عند استخدام القطب المركب لقياس الأس الهيدروجيني ذو الغلاف البلاستيكي، يكون التحريك والرجّ أكثر شدة؛ لأن هناك تجويفًا صغيرًا بين الفقاعة والغلاف البلاستيكي، كما أن الغاز الموجود في هذا التجويف يتأخر كثيرًا في التخلص من الفقاعات بعد غمر القطب في المحلول، مما يؤدي إلى عدم اتصال جيد بين الفقاعة أو وصلة السائل والمحلول؛ لذلك لا بد من التحريك بقوة لإزالة الفقاعات.

7.4 بعد إجراء الاختبار على عينة لزجة، يجب شطف الإلكترود مرارًا وتكرارًا بالماء منزوع الأيونات عدة مرات لإزالة البقايا العالقة على الغشاء الزجاجي. وفي بعض الحالات، يلزم غسل العينة أولاً بمواد كيميائية أخرى، ثم غسل المذيب بالماء، وغمرها في محلول الترطيب لتفعيلها.

7.5 تجنب ملامسة الأحماض القوية والقلويات أو المحاليل المسببة للتآكل. عند اختبار مثل هذه المحاليل، ينبغي تقليل زمن الغمر إلى أدنى حد ممكن، مع ضرورة التنظيف الدقيق بعد الاستخدام.

7.6 تجنّب استخدامه في وسائط نزع الماء مثل الإيثانول اللامائي وحمض الكبريتيك المركز، إذ إن ذلك قد يُلحق الضرر بطبقة الهلام المائي الموجودة على سطح المصباح.

7.7 مادة غلاف القطب المركب لقياس الأس الهيدروجيني ذات الغلاف البلاستيكي هي بلاستيك البولي كربونات (PC). يذوب بلاستيك PC في بعض المذيبات، مثل رباعي كلوريد الكربون، وثلاثي كلورو الإيثيلين، ورباعي هيدرو الفوران، وغيرها. فإذا اشتمل الاختبار على أحد المذيبات المذكورة أعلاه، يجب استخدام غلاف من البلاستيك؛ وفي هذه الحالة، ينبغي استعمال القطب المركب لقياس الأس الهيدروجيني ذي الغلاف الزجاجي.

8. كيف يتم تنظيف قطب قياس الأس الهيدروجيني؟


بعد تلوّث المبزل والوصلة السائلية، نظّفهما بالمذيب التالي، ثم استخدم ماءً منزوع الأيونات لإزالة المذيب، واغمر الإلكترود في محلول الترطيب لتفعيله.

(1) الملوثات: ① أكاسيد المعادن غير العضوية، ② مواد دهنية عضوية، ③ مواد بوليمرية راتنجية، ④ رواسب خلايا الدم البروتينية، ⑤ مواد صبغية.

(2) عامل التنظيف: ① حمض مخفف بتركيز أقل من 1 مول/لتر، ② منظف مخفف (حمض ضعيف)، ③ كحول مخفف، ④ أسيتون، ⑤ إيثر، ⑥ محلول إنزيمي حمضي (أقراص الأم الغذائية)، ⑦ محلول تبييض مخفف، ⑧ بيروكسيد الهيدروجين.

9. كيف يتم إصلاح أقطاب قياس الأس الهيدروجيني؟


قد تنشأ «الأضرار» التي تصيب الإلكترود المركب لقياس الأس الهيدروجيني، والمتمثلة في انخفاض تدرّج الحساسية، وبطء الاستجابة، وانخفاض قابلية تكرار القراءات، عن العوامل الثلاثة التالية، ويمكن للعميل العادي اتباع الطريقة المناسبة لإصلاحها.


9.1 يُصاب غشاء الإلكترود والوصلة السائلة بالتراكمات، ويمكن إزالة هذه الأوساخ بعناية باستخدام فرشاة ناعمة أو قطعة قطن أو عود أسنان. كما يمكن فك بعض أغطية الحماية الموجودة على رأس الإلكترود ذي الغلاف البلاستيكي، مما يسهّل عملية التنظيف؛ وإذا كانت التلوثات شديدة، فيمكن تنظيفها باستخدام منظف وفقًا لطريقة المادّة الثامنة.

9.2 يُعدّ محلول المرجع الخارجي ملوثًا، ويمكن أن تترسب بعض المواد على بنية بعض الأقطاب الكهربائية. في هذه الحالة، يمكن استخراج محلول المرجع الخارجي من القطب باستخدام حقنة، ثم تحضير محلول جديد بتركيز 3.3 مول/لتر أو محلول كلوريد البوتاسيوم مشبع، وإضافته. يُرجى الحرص على إجراء عمليتي الاستخراج الأولى والثانية لتنظيف التجويف الداخلي للقطب.

9.3 تقادم الغشاء الزجاجي الحساس: انقع غلاف الإلكترود في حمض الهيدروكلوريك المخفف بتركيز 0.1 مول/لتر (9 مل من حمض الهيدروكلوريك مُخفَّف بالماء النقي إلى حجم 100 مل) لمدة 24 ساعة، ثم اغسله بالماء النقي، وبعد ذلك انقعه في محلول تنقية الإلكترود لمدة 24 ساعة. إذا كان التخميل أكثر شدة، يمكن أيضًا نقع الطرف السفلي للإلكترود في محلول حمض الهيدروفلوريك بتركيز 45% لمدة 3–5 ثوانٍ (إعداد المحلول: 4 مل من حمض الهيدروفلوريك مُخفَّف بالماء النقي إلى حجم 100 مل)، ثم يُغسل بالماء النقي، ويُنقع بعد ذلك في محلول تنقية الإلكترود لمدة 24 ساعة لاستعادة أدائه.

10. ما هو نقطة معايرة مقياس الأس الهيدروجيني؟


يجب معايرة أي جهاز قياس درجة الحموضة باستخدام محلول قياسي لدرجة الحموضة من أجل قياس قيمة pH للعينة. ولضمان دقة القياس بحيث لا تتجاوز ±0.1 pH، يمكن اختيار طريقة المعايرة المناسبة لضبط الجهاز، وعادةً ما يُفضَّل استخدام محلول مخزن قياسي بقيمة pH 6.86 أو pH 7.00. كما أن بعض الأجهزة تكون بدقة قدرها 0.2 pH أو 0.1 pH فقط، ولذلك يقتصر ضبطها على خاصية ضبط الموقع فقط. وتتمثل الخطوات التفصيلية على النحو التالي:


10.1 قم بقياس درجة حرارة المحلول العياري، واطّلع على الجدول لتحديد قيمة الأس الهيدروجيني عند هذه الدرجة، ثم اضبط مقبض تعويض درجة الحرارة لتصل إلى هذه الدرجة.

10.2 اشطف الإلكترود بالماء النقي وقم بتصفيته جيدًا.

10.3 اغمر الإلكترود في محلول المخزن، ثم ضعه دون حركة بعد هزّه. وبعد استقرار القراءة، اضبط مقبض الضبط لتظهر على الجهاز قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول القياسي.

10.4 إزالة الأقطاب الكهربائية، وشطفها وتهويتها حتى تجف.

10.5 قم بقياس درجة حرارة العينة وقم بضبط مفتاح تعويض درجة الحرارة في جهاز قياس الأس الهيدروجيني على قيمة هذه الدرجة.

10.6 اغمس الإلكترود في محلول العينة، وضعه دون حركة بعد هزّه، ثم اعرض القراءة المستقرة.

11. ما هو المعايرة ثنائية النقطة لجهاز قياس الأس الهيدروجيني؟


بالنسبة لأجهزة قياس الأس الهيدروجيني الدقيقة، فإلى جانب ضبط «الموضع» و«تعويض درجة الحرارة»، يوجد أيضًا ضبط «ميل القطب»، والذي يتطلب المعايرة باستخدام مخزّنين قياسيين. وبشكل عام، تُجرى معايرة «الموضع» عند pH 6.86 أو pH 7.00، ثم يُجري ضبط «الميل» باستخدام محلول مخزن بـ pH 4.00 (حمضي) أو pH 9.18 أو pH 10.01 (قلوي)، وذلك حسب القيمة الأساسية لدرجة الحموضة في محلول الاختبار. وتتمثل الخطوات التفصيلية كما يلي:


11.1 اغسل الإلكترود وجفّفه، ثم اغمسه في محلول قياسي بدرجة حموضة 6.86 أو 7.00، وضع مفتاح تعويض درجة الحرارة عند درجة حرارة المحلول. وبعد استقرار القيمة المعروضة، اضبط مفتاح التثبيت بحيث يُظهر الجهاز قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول القياسي.

11.2 أزل الإلكترود، اغسله، ونفّذه حتى يجف، ثم اغمره في المحلول القياسي الثاني. وبعد استقرار القيمة المبيّنة، اضبط مقبض انحدار الجهاز بحيث تصبح القيمة المبيّنة على الجهاز مساوية لدرجة حموضة المحلول القياسي الثاني.

11.3 اغسل الإلكترود وقم بتصفيته جيدًا، ثم اغمسه في محلول قياسي بدرجة حموضة 6.86 أو 7.00. إذا تجاوز الخطأ 0.02 pH، أعد تنفيذ الخطوتين (1) و(2) حتى يُعرض القيمة الصحيحة لدرجة الحموضة في كلا المحلولين القياسيين دون الحاجة إلى ضبط الأزرار.

11.4 أخرج القطب الكهربائي، واغسله وانفضّه حتى يجف، واضبط مفتاح تعويض درجة الحرارة لقياس الأس الهيدروجيني على درجة حرارة العينة، ثم اغمس القطب في محلول العينة، وحركه قليلاً، واتركه ساكناً، ثم اعرض القراءة بعد استقرارها.

12. ما مدى تأثير درجة الحرارة على دقة قياس الأس الهيدروجيني؟


بالنسبة لأقطاب قياس الأس الهيدروجيني، يؤثر درجة الحرارة على كل وحدة من وحدات الأس الهيدروجيني بمعدل 0.003 وحدة أس هيدروجيني لكل درجة مئوية؛ فعلى سبيل المثال، إذا تم معايرة مقياس الأس الهيدروجيني من الدرجة 0.2 في محلول مخزن بدرجة حرارة 30 °C، ثم اختُبر في محلول عند 60 °C (بافتراض أن نطاق الأس الهيدروجيني للمحلول يتراوح بين pH 6–8)، فإن الفرق في قيمة الأس الهيدروجيني سيكون وحدة واحدة. وبالتالي، يبلغ الحد الأقصى للخطأ الناجم عن التغير في درجة الحرارة 30 × 0.003 = 0.09 وحدة أس هيدروجيني. وإذا كان الفرق في الأس الهيدروجيني ثلاثة وحدات (في نطاق pH 4–10)، فإن الحد الأقصى للخطأ يصبح 0.27 وحدة أس هيدروجيني، مما يوضح أن تأثير درجة الحرارة على قياس الأس الهيدروجيني كبير جدًا. وبالطبع، يمكننا أيضًا استنتاج أنه لتقليل أخطاء التغير في درجة الحرارة على قياس الأس الهيدروجيني، ينبغي الانتباه إلى النقاط الثلاث التالية:


12.1 قم بمعايرة مقياس الأس الهيدروجيني باستخدام محلول معاير أقرب ما يمكن إلى قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول المراد اختباره.

12.2 حاول الحفاظ على درجة حرارة المحلول المعاير مطابقةً أو قريبةً من درجة حرارة المحلول المراد قياسه.

12.3 ينبغي اختيار مقياس الأس الهيدروجيني المزوّد بتعويض درجة الحرارة.


تتمتع أجهزة قياس الأس الهيدروجيني ذات الدقة الأفضل من 0.1 pH بخاصية تعويض درجة الحرارة، بينما لا تتوفر هذه الخاصية في أجهزة قياس الأس الهيدروجيني التي تبلغ دقتها 0.2 pH. كما يُعرف أن بعض أجهزة قياس الأس الهيدروجيني بدقة 0.2 pH تدّعي أحيانًا امتلاك دقة 0.1 pH، إلا أن ذلك غير ممكن؛ إذ يخلط البعض بين مفهومي دقة القراءة (الدقة) ودقة القياس (الخطأ). وحتى في جهاز قياس واحد، يبلغ خطأ القياس عند درجة حرارة 60 °C نحو 0.003 × 60 = 0.18 pH، ولذلك فإن أعلى دقة يمكن تحقيقها لجهاز قياس الأس الهيدروجيني دون تعويض درجة الحرارة لا تتجاوز 0.2 pH فقط.

13. هل يمكن للتعويض عن درجة الحرارة أن يزيل جميع الأخطاء الناجمة عن التغيرات في درجة الحرارة؟


تجدر الإشارة بشكل خاص إلى أن تعويض الحرارة المُضبط في مقياس الأس الهيدروجيني يقتصر على تعويض حدّة الميل لقطب القياس (2.303RT/F). كما أن الحرارة تؤثر أيضًا على الجهد القياسي لقطب الزجاج، وعلى جهد الوصلة السائلة، وغيرها من العوامل، وهي لا تتبع علاقة خطية صارمة مع درجة الحرارة. وفي الوقت نفسه، يحتاج قطب الأس الهيدروجيني إلى فترة زمنية معينة ليصل إلى حالة التوازن عند درجة حرارة جديدة. لذلك، فإن استخدام التعويض اليدوي أو التعويض الآلي للحرارة ليس كافيًا تمامًا. ووفقًا للتعريف العملي لقياس الأس الهيدروجيني، وللحصول على نتائج قياس دقيقة، ينبغي قياس محلول العينة والمحلول القياسي عند نفس درجة الحرارة الثابتة؛ وهذا يمثّل مبدأ القياس تحت ظروف حرارية ثابتة. أما بالنسبة لقياسات الأس الهيدروجيني التي تتطلب دقة عامة، فيمكن اللجوء إلى تعويض الحرارة عندما تختلف درجة حرارة محلول العينة عن درجة حرارة المحلول القياسي.

14. كيف يمكنك التأكد من دقة مقياس الأس الهيدروجيني الخاص بك؟


هناك العديد من المستخدمين الذين يشكون من الشكوك عند استخدام مقياس الأس الهيدروجيني؛ فهل هذا المقياس دقيق في النهاية؟ يعتمد بعض الأشخاص على خبرتهم العملية، ويعتمد آخرون على أوراق اختبار الأس الهيدروجيني، بينما يحكم البعض بناءً على مقياس الأس الهيدروجيني الذي استخدموه سابقاً؛ وهذه الطرق ليست موثوقة. في الواقع، الطريقة الوحيدة الموثوقة والأكثر سهولة هي اختبار محلول المعايرة القياسي للأس الهيدروجيني. ويتمثل ذلك في اختبار ثلاثة محاليل معايرة قياسية: pH 6.86، وpH 4.00، وpH 9.18 (يفضل أن تكون حديثة الإعداد وبحالة حرارية مماثلة)، ثم إجراء معايرة الموقع عند pH 6.86، ومعايرة الميل عند pH 4.00، وبعد ذلك اختبار pH 9.18 للتحقق مما إذا كان مقياس الأس الهيدروجيني دقيقاً ومستوفياً للمواصفات.

إخلاء مسؤولية: إن المحتوى الوارد في الإنترنت وحسابات الويتشات العامة وغيرها من القنوات العامة يهدف إلى نقل مزيد من المعلومات، ونحن نتبنى موقفًا حياديًا تجاه المقال، وذلك لأغراض المرجعية والتواصل فقط. تعود حقوق النشر للمخطوط المستنسخ إلى المؤلف الأصلي والمؤسسة المعنية؛ وفي حال وجود أي انتهاك، يرجى التواصل معنا لإزالته.