पीएच माप का मूल सिद्धांत
रासायनिक प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं को निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली परिचित और प्राचीन शून्य धारा माप पद्धति संभवतः पीएच माप है। आम तौर पर, पीएच माप का उपयोग किसी घोल की अम्लता या क्षारीयता निर्धारित करने के लिए किया जाता है। यहां तक कि रासायनिक रूप से शुद्ध पानी में भी विघटन की एक मात्रा होती है, और इसका आयनीकरण समीकरण है: H2O H2O=H3O-OH - (1) इस तथ्य के कारण कि पानी की बहुत कम मात्रा ही विघटित होती है, आयनों की मोलर सांद्रता आम तौर पर एक ऋणात्मक घात घातांक होती है। गणना के लिए मोलर सांद्रता के ऋणात्मक घात घातांक का उपयोग करने से बचने के लिए, जीवविज्ञानी सोरेंसन ने 1909 में इस असुविधाजनक मान को लघुगणक से बदलने और इसे "पीएच मान" के रूप में परिभाषित करने का सुझाव दिया। गणितीय रूप से, पीएच मान को आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले हाइड्रोजन आयन सांद्रता के ऋणात्मक लघुगणक के रूप में परिभाषित किया जाता है। यानी, पीएच=एक लॉग [एच]
(2) आयन उत्पाद की तापमान पर मजबूत निर्भरता के कारण, प्रक्रिया नियंत्रण के पीएच मान के लिए, समाधान की तापमान विशेषताओं को एक साथ जानना आवश्यक है। केवल जब मापा माध्यम एक ही तापमान पर होता है, तो उसके पीएच मान की तुलना की जा सकती है। एक पुनरुत्पादनीय पीएच मान प्राप्त करने के लिए, पीएच माप के लिए पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण का उपयोग किया जाता है। संभावित विश्लेषण विधि में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोड को प्राथमिक बैटरी कहा जाता है। इस बैटरी के वोल्टेज को इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) कहा जाता है। इस इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) में ढाई बैटरियाँ होती हैं। आधे सेल में से एक को मापने वाला इलेक्ट्रोड कहा जाता है, और इसकी क्षमता एक विशिष्ट आयन गतिविधि से संबंधित होती है; दूसरा आधा सेल एक संदर्भ आधा सेल होता है, जिसे आमतौर पर संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में संदर्भित किया जाता है, जो आमतौर पर मापने वाले घोल से जुड़ा होता है और एक औद्योगिक पीएच मीटर से जुड़ा होता है। मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड सभी संभावित मापों के लिए संदर्भ बिंदु है। मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड एक प्लैटिनम तार है जो प्लैटिनम क्लोराइड के साथ इलेक्ट्रोप्लेटेड (लेपित) होता है और हाइड्रोजन गैस से घिरा होता है। सबसे परिचित और आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला पीएच संकेतक इलेक्ट्रोड एक ग्लास इलेक्ट्रोड है। यह एक ग्लास ट्यूब है जिसके अंत में एक pH संवेदनशील ग्लास फिल्म उड़ा दी गई है। ट्यूब को KCI बफर समाधान से भरा जाता है जिसमें संतृप्त AgCI होता है, जिसका pH मान 7 होता है। ग्लास फिल्म के दोनों तरफ मौजूद संभावित अंतर और pH मान को दर्शाता है, जो नर्नस्ट सूत्र का अनुसरण करता है: E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] सूत्र में, E संभावित है; E इलेक्ट्रोड का मानक वोल्टेज है; R गैस स्थिरांक है; T केल्विन तापमान है; F फैराडे स्थिरांक है; N मापे गए आयन की संयोजकता है; [HO] HO आयन की गतिविधि है। जैसा कि उपरोक्त समीकरण से देखा जा सकता है, संभावित E और HO आयनों की गतिविधि और तापमान के बीच एक निश्चित संबंध है। एक निश्चित तापमान पर, संभावित E को मापने से ln [HO] (pH प्राप्त करने के लिए लॉग [HO] में परिवर्तित) की गणना की जा सकती है तापमान में हर 1 डिग्री की वृद्धि के लिए, यह 0.2 mV/pH का संभावित परिवर्तन करेगा। pH मान द्वारा दर्शाया गया, pH मान 0.0033 प्रति LPH प्रति I~C से भिन्न होता है। इसका मतलब है कि 20-30 डिग्री और 7pH के आसपास के मापों के लिए, तापमान परिवर्तनों के लिए क्षतिपूर्ति करने की कोई आवश्यकता नहीं है; 30 डिग्री से अधिक या 20 डिग्री से कम तापमान और 8 से अधिक या 6 से कम pH मान वाले अनुप्रयोगों के लिए, तापमान परिवर्तनों के लिए क्षतिपूर्ति की जानी चाहिए।
