Arti pH Dalam Pengukuran pH – pH adalah satuan ukuran yang menggambarkan tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan. Hal ini diukur pada skala 0 sampai 14. Istilah pH berasal dari “p”, simbol matematika logaritma negatif, dan “H”, simbol kimia Hidrogen. Definisi formal dari pH adalah logaritma negatif dari aktivitas ion hidrogen.
- Mengapa kontrol pH masalah?
Anda punya skala aneh tapi sederhana pengukuran 0-14 unit berdimensi, mengukur elektroda yang sudah cukup lama untuk dipahami dengan baik dan mudah diterapkan, dan vendor instrumen yang harus telah melihat setiap aplikasi yang mungkin sekarang.
pH menyediakan informasi kuantitatif yang dibutuhkan untuk mengungkapkan tingkat aktivitas asam atau basa dalam hal aktivitas ion hidrogen. Nilai pH suatu zat secara langsung berkaitan dengan rasio ion hidrogen [H +] dan ion hidroksil [OH-] konsentrasi. Jika konsentrasi H + lebih besar dari OH-, bahan bersifat asam; yaitu, nilai pH kurang dari 7. Jika konsentrasi OH- lebih besar dari H +, bahan dasar, dengan nilai pH lebih besar dari 7. Jika jumlah yang sama dari H + dan OH- ion yang hadir, bahan yang netral, dengan pH 7.
Asam dan basa masing-masing memiliki ion hidrogen dan hidroksil bebas. Karena hubungan antara ion hidrogen dan ion hidroksil dalam larutan adalah konstan dalam kondisi tertentu, salah satu nilai asam atau basa dapat ditentukan dengan melakukan pengukuran salah satunya. Dengan demikian, pH adalah pengukuran dari kedua keasaman dan kebasaan, meskipun menurut definisi itu adalah pengukuran selektif aktivitas ion hidrogen. Karena pH adalah fungsi logaritmik, perubahan satu unit pH merupakan perubahan sepuluh kali lipat konsentrasi ion hidrogen. Tabel 1 menunjukkan konsentrasi kedua ion hidrogen dan ion hidroksil pada pH yang berbeda.
- Konsep Molar
Sebuah mol senyawa didefinisikan sebagai bilangan Avogadro molekul (6,02 x 1023 molekul), yang memiliki massa kira-kira sama dengan berat molekul, dinyatakan dalam gram. Misalnya, natrium hidroksida, NaOH, yang memiliki berat molekul 23 + 16 + 1 = 40, akan memiliki 40 gram per mol. Karena berat atom ion hidrogen (H +) adalah satu (1), ada satu gram ion hidrogen dalam mol hidrogen. Sebuah solusi dengan pH 10 memiliki 1 x 10-10 mol ion hidrogen, atau 10-10 gram dalam larutan satu liter.
- Ionisasi
Ion adalah partikel bermuatan, yang dibuat oleh sebuah atom atau molekul yang baik diperoleh atau hilang elektron (s). Kehadiran ion dalam larutan memungkinkan energi listrik untuk diteruskan melalui solusi sebagai konduktor. Senyawa yang berbeda membentuk ion dalam larutan dalam jumlah yang berbeda, tergantung pada kemampuan atom untuk mendapatkan atau kehilangan elektron. Mereka akan memisahkan (atau ionisasi) dalam larutan untuk membentuk hidrogen (H +) atau hidroksil (OH-) ion dalam larutan.
Molekul yang memisahkan dengan mudah akan membentuk asam kuat atau basa ketika dalam larutan berair (pelarut air). Contohnya adalah asam klorida (HCI) atau natrium hidroksida (NaOH):
HCI + H2O -> H3O + + Cl-
NaOH -> Na + + OH-
Dalam larutan air, ion hidrogen biasanya menggabungkan dengan pelarut air untuk membentuk ion hidronium (H3O +). Oleh karena itu pengukuran pH dari solusi ini adalah pengukuran konsentrasi ion hidronium. Biasanya, istilah “ion hidronium” dan “ion hidrogen” digunakan secara bergantian dalam aplikasi pengukuran pH.
Beberapa senyawa membentuk asam lemah atau basa; hanya persentase yang sangat kecil dari senyawa berdisosiasi menjadi ion penyusunnya, sehingga sangat sedikit ion hidrogen atau hidroksil terbentuk. Contoh dari ini adalah asam asetat, yang membentuk ion kurang dari satu hidrogen untuk setiap seratus molekul:
H2O + CH3COOH -> H3O + + CH3COO-
Air murni juga memisahkan lemah, dengan 10-7 dan 10-7 hidrogen ion hidroksil membentuk untuk setiap molekul air pada 25 ° C: H3O 2H2O ‘+ + OH- Penambahan asam air meningkatkan konsentrasi ion hidrogen dan mengurangi konsentrasi ion hidroksil. Dasar ditambahkan ke air memiliki efek sebaliknya, meningkatkan konsentrasi ion hidroksil dan mengurangi konsentrasi ion hidrogen:
H2O + HCl -> H3O + + Cl- + H2O NaOH -> Na + + H2O + OH-
Ada berbagai macam aplikasi untuk pengukuran pH. Sebagai contoh, pengukuran pH dan kontrol adalah kunci sukses untuk pemurnian air minum, pembuatan gula, pengolahan limbah, pengolahan makanan, elektroplating, dan efektivitas dan keamanan obat-obatan, kosmetik, dll. Tanaman membutuhkan tanah yang berada dalam kisaran pH tertentu untuk tumbuh dengan baik, dan hewan dapat jatuh sakit atau mati jika tingkat pH darah mereka tidak dalam batas-batas yang benar.
- Pengukuran pH
Sebuah indikasi kasar pH dapat diperoleh dengan menggunakan kertas pH atau indikator yang berubah warna sebagai tingkat pH bervariasi. Indikator-indikator ini memiliki keterbatasan pada akurasi mereka, dan dapat sulit untuk menafsirkan dengan benar dalam sampel berwarna atau keruh.
Lebih pengukuran pH akurat diperoleh dengan pH meter. Sebuah sistem pengukuran pH terdiri dari tiga bagian: elektroda pH pengukuran, elektroda referensi, dan impedansi masukan yang tinggi meteran. PH elektroda dapat dianggap sebagai baterai, dengan tegangan yang bervariasi dengan pH larutan diukur. Elektroda pH pengukuran adalah sebuah ion hidrogen kaca sensitif bola, dengan output millivolt yang bervariasi dengan perubahan konsentrasi ion hidrogen relatif dalam dan di luar dari bola lampu. Output referensi elektroda tidak berbeda dengan aktivitas ion hidrogen.
PH elektroda memiliki resistansi internal sangat tinggi, membuat perubahan tegangan dengan pH sulit untuk diukur. Oleh karena itu masukan impedansi dari pH meter dan kebocoran resistensi adalah faktor penting. pH meter pada dasarnya adalah penguat impedansi tinggi yang secara akurat mengukur tegangan elektroda menit dan menampilkan hasilnya langsung di unit pH di kedua analog atau tampilan digital. Dalam beberapa kasus, tegangan juga bisa dibaca untuk aplikasi khusus atau untuk digunakan dengan Potensial (ORP) elektroda selektif ion atau Oksidasi-Reduksi.
- Kompensasi temperatur
Kompensasi suhu yang terkandung dalam instrumen, karena elektroda pH dan pengukuran suhu sensitif. Suhu kompensasi dapat berupa manual atau otomatis. Dengan kompensasi manual, pengukuran suhu terpisah diperlukan, dan pH meter kontrol kompensasi pengguna dapat diatur dengan perkiraan nilai suhu. Dengan suhu kompensasi otomatis (ATC), sinyal dari pemeriksaan suhu terpisah dimasukkan ke dalam pH meter, sehingga akurat dapat menentukan nilai pH dari sampel pada suhu tersebut.
- Buffer Solutions
Buffer adalah solusi yang memiliki nilai pH konstan dan kemampuan untuk melawan perubahan tingkat pH. Mereka digunakan untuk mengkalibrasi sistem pengukuran pH (elektroda dan meter). Bisa ada perbedaan kecil antara output dari satu elektroda dan lain, serta perubahan dalam output dari elektroda dari waktu ke waktu. Oleh karena itu, sistem harus secara berkala dikalibrasi.
Buffer tersedia dengan berbagai nilai pH, dan mereka datang baik dalam bentuk cair dicampur atau kapsul bubuk kering sebagai nyaman. Kebanyakan pH meter memerlukan kalibrasi pada beberapa nilai pH tertentu. Satu kalibrasi biasanya dilakukan dekat titik isopotential (sinyal yang dihasilkan oleh elektroda pada pH 7 adalah 0 mV pada 25 ° C), dan yang kedua biasanya dilakukan di kedua pH 4 atau pH 10. Cara terbaik adalah untuk memilih penyangga sedekat mungkin dengan nilai pH yang sebenarnya sampel yang akan diukur.
- Efek suhu
Seperti yang dinyatakan sebelumnya, elektroda pH tergantung suhu, dan dapat kompensasi untuk di sirkuit pH meter. Sirkuit dari pH meter menggunakan persamaan Nernst, yang merupakan deskripsi matematis umum perilaku elektroda.
E = Ex + 2.3RTK log (ai) / nF
di mana:
- Ex = konstan tergantung pada referensi elektroda
- R = konstan
- TK = suhu mutlak (Kelvin)
- n = muatan ion (termasuk tanda)
- F = konstan
- ai = aktivitas ion
Untuk pengukuran pH, kami tertarik pada ion hidrogen untuk H +: 2.3RTK / nF = 59,16 mV
di mana:
n = 1 dan T = 25 ° C. Istilah ini umumnya dikenal sebagai koefisien Nernst. Sejak pH didefinisikan sebagai logaritma negatif dari aktivitas ion hidrogen,
persamaan umum pada suhu apapun dapat dinyatakan sebagai:
- E = Mantan 1,98 TKPH
Arti pH Dalam Pengukuran pH
Perubahan suhu larutan akan bervariasi output millivolt dari elektroda pH kaca sesuai dengan persamaan Nernst. Variasi dalam sensitivitas elektroda versus suhu adalah fungsi linear, dan sebagian pH meter telah yang dirancang untuk mengimbangi efek ini (lihat Kompensasi Suhu). Selain itu, dapat dilihat bahwa ketika bekerja di dekat 7,0 pH, kompensasi suhu bukan merupakan faktor yang signifikan.
Namun, ketika bekerja pada tingkat pH 3,0 atau 11,0, perubahan suhu 15 ° C dapat mengakibatkan kesalahan dari 0.2pH. Karena efek suhu pada elektroda telah terbukti menjadi linear, ketergantungan suhu pH kemudian dapat dinyatakan sebagai: 0,03 pH Unit kesalahan / pH / 10 ° C.
PH aktual sampel dapat berubah dengan suhu karena perubahan dalam aktivitas ion hidrogen dalam larutan, karena ionisasi senyawa dan aktivitas ion hidrogen dalam larutan mungkin bergantung pada temperatur. Kompensasi suhu tidak benar untuk ini, dan tidak diinginkan, karena pengukuran pH akurat yang diinginkan pada suhu tertentu.
Kompensasi suhu hanya mengoreksi perubahan dalam output dari elektroda, bukan untuk perubahan pH solusi yang sebenarnya. Suhu juga akan mempengaruhi impedansi membran kaca itu. Untuk setiap 8 ° di bawah 25 ° C, impedansi ditentukan sekitar dua kali lipat. Tergantung pada impedansi asli dari membran kaca, meteran harus menangani impedansi tinggi pada suhu yang lebih rendah.
Bayu Eka Prasetyo liked this on Facebook.
Ukur & Uji liked this on Facebook.