หลักการทำงานของเครื่องวัดค่า pH meter: คู่มือฉบับสมบูรณ์ เทคนิคการวัด

ค่า pH คืออะไร

ก่อนที่เราจะเข้าสู่การทำงานของเครื่องวัดค่า pH เรามาทำความเข้าใจก่อนว่าค่า pH หมายความว่าอย่างไร
ค่า pH ย่อมาจาก “ศักย์ไฮโดรเจน” และเป็นการวัดความเป็นกรดหรือเบสของสารละลาย ค่า pH มีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 14 โดย:

• pH < 7 หมายถึงสารละลายกรด
• pH = 7 หมายถึงเป็นกลาง (เช่น น้ำบริสุทธิ์)
• pH > 7 หมายถึงสารละลายเบสหรือด่าง

ค่าพีเอช pH คำนวณจากความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจน (H⁺) ในสารละลาย ยิ่งไอออนไฮโดรเจนมากเท่าไร ค่า pH ก็จะยิ่งต่ำลง (เป็นกรดมากขึ้น) ในขณะที่ยิ่งไอออนไฮโดรเจนน้อยเท่าไร (หรือมีไอออนไฮดรอกไซด์ OH⁻ มากขึ้นเท่านั้น) ก็จะยิ่งสูงมากขึ้นเท่านั้น (เป็นเบสมากขึ้น)

หลักการทำงานของเครื่องวัดค่า pH

หลักการของเครื่องวัดค่า pH จะใช้การวัดค่าความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจน (H⁺) ในสารละลายด้วยไฟฟ้าเคมี โดยเครื่องวัดจะทำงานโดยตรวจจับความต่างศักย์ไฟฟ้า (ศักย์ไฟฟ้า) ระหว่างอิเล็กโทรดสองอัน ได้แก่ อิเล็กโทรดแก้ว (วัด) และอิเล็กโทรดอ้างอิง

อธิบายแบบง่ายๆ:

เครื่องวัดค่า pH จะวัดจำนวนไอออนไฮโดรเจนที่มีอยู่ในสารละลายโดยตรวจจับแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก (ในระดับมิลลิโวลท์ mV) ที่เกิดขึ้นเมื่อไอออนเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับเมมเบรนแก้วพิเศษบนอิเล็กโทรด จากนั้นแรงดันไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นค่า pH และแสดงบนจอแสดงผลแบบดิจิทัล

ส่วนประกอบหลัก:

1. อิเล็กโทรดแก้ว: ไวต่อไอออน H⁺ ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไอออน
2. อิเล็กโทรดอ้างอิง: ให้แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรเพื่อการเปรียบเทียบ
3. หน่วยประมวลผล: วัดความต่างศักย์ไฟฟ้าและแปลงเป็นค่า pH ที่อ่านได้

ส่วนประกอบของเครื่องวัดค่า pH และหน้าที่ของส่วนประกอบเหล่านี้

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องวัดค่า pH ยังรวมถึงการทราบหน้าที่ของส่วนประกอบแต่ละส่วนด้วย:

1. อิเล็กโทรดและเซ็นเซอร์พีเอช

อิเล็กโทรดเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องวัดค่า pH ที่สัมผัสกับสารละลายที่กำลังวัด อิเล็กโทรดโดยทั่วไปประกอบด้วยหลอดแก้วซึ่งประกอบด้วยอิเล็กโทรดอ้างอิงและอิเล็กโทรดที่ไวต่อค่า pH พื้นผิวด้านนอกของอิเล็กโทรดที่ไวต่อค่า pH เคลือบด้วยเมมเบรนที่ไวต่อค่า pH ซึ่งตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของระดับ pH

2. เซ็นเซอร์อุณหภูมิ

เซ็นเซอร์อุณหภูมิเป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องวัดค่า pH ในอุตสาหกรรม ซึ่งวัดอุณหภูมิของสารละลาย อุณหภูมิอาจส่งผลต่อความแม่นยำของค่า pH เครื่องวัดค่า pH ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มีเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ชดเชยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิโดยอัตโนมัติ ช่วยให้ค่า pH แม่นยำยิ่งขึ้น

3. หน่วยประมวลผล

หน่วยประมวลผลถือเป็นสมองของเครื่องวัดค่า pH ซึ่งแปลงสัญญาณจากอิเล็กโทรดและเซ็นเซอร์อุณหภูมิเป็นค่า pH ตัวควบคุมนี้มีหน้าที่ควบคุมส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่องวัดค่า pH รวมถึงอิเล็กโทรด เซ็นเซอร์ และเครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้า เพื่อให้แน่ใจว่าได้ค่าที่ถูกต้อง

4. สารละลายสำหรับการสอบเทียบ

สารละลายสำหรับการสอบเทียบมีความจำเป็นสำหรับการรับรองความถูกต้องของค่า pH ของมิเตอร์ สารละลายสำหรับการสอบเทียบคือสารละลายที่มีระดับ pH ที่ทราบ ซึ่งใช้ในการสอบเทียบมิเตอร์ pH ในการสอบเทียบมิเตอร์ pH จะต้องจุ่มอิเล็กโทรดลงในสารละลายสำหรับการสอบเทียบโดยมีค่า pH ที่ทราบ จากนั้นจึงบันทึกค่าที่อ่านได้ ค่าเบี่ยงเบนใดๆ ในค่าที่อ่านได้จะได้รับการแก้ไข