ทำความเข้าใจ pH meter หลักการทํางานและส่วนประกอบสำคัญ

pH meter หลักการทํางาน

แนวคิดของอิเล็กโทรดแก้วที่ใช้ในเครื่องวัดพีเอช (pH meter) ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในปีพ.ศ. 2452 โดยนักเคมีชาวเยอรมันเจ้าของรางวัลโนเบล Fritz Haber (พ.ศ. 2411-2477) ร่วมกับลูกศิษย์ Zygmunt Klemensiwicz (พ.ศ. 2429-2506)

ในปี พ.ศ. 2477 อาร์โนลด์ เบ็คแมน นักเคมีชาวอเมริกันได้พัฒนาเครื่องวัดพีเอชมิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ร่วมสมัย (พ.ศ. 2443-2547) เรียกอีกอย่างว่า “เครื่องวัด pH แบบโพเทนชิโอเมตริก” เนื่องจากวัดความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรด pH และอิเล็กโทรดอ้างอิง

หลักการเบื้องหลังเครื่องวัดค่า pH meter ไม่ได้เปลี่ยนแปลงตั้งแต่ได้รับการออกแบบครั้งแรกในปีพ.ศ. 2477 แต่เทคโนโลยีได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น ทำให้สามารถวัดค่าพีเอชได้หลากหลายเช่นวัดในเนื้อสัตว์ วัดในดิน ผิวหนัง

การตรวจสอบค่า pH มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านต่างๆ เช่นการผลิตอาหารเฉพาะอย่าง อาหารเลี้ยงเชื้อ สารละลายเคมี ดิน การควบคุมคุณภาพ ฯลฯ เป็นเพียงไม่กี่ส่วนที่การตรวจสอบพีเอชมีความสำคัญ

pH Meter คืออะไร

ก่อนที่จะสำรวจหลักการและการใช้งานเครื่องวัดค่า pH ถึงเวลาที่ต้องทบทวนว่า pH meter ทำอะไรได้บ้าง เครื่องวัดค่า pH วัดความเป็นกรดหรือด่างของสารละลาย สารละลายที่เป็นกรดมีไอออนของไฮโดรเจนซึ่งมีประจุบวก และสารละลายที่เป็นด่างจะมีไอออนของไฮดรอกไซด์ที่มีประจุลบ

พีเอชหรือ pH ย่อมาจากพลังของไฮโดรเจน” และคำนวณจากจำนวนของไฮโดรเจนไอออนในของเหลว เนื่องจากไฮโดรเจนไอออนเหล่านี้สร้างประจุบวก สารละลายที่เป็นกรดซึ่งมีไฮโดรเจนไอออนจำนวนมากจึงสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ง่าย

การใช้งานทั่วไป

หลักการทำงานของ pH meter คืออะไร

หลักการทำงานเบื้องหลัง pH meter คือโพเทนชิโอเมทรีหรือการวัดศักย์ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าหรือโวลท์) ของสารละลาย สารละลายที่เป็นกรดสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากไอออนของไฮโดรเจนในของเหลว

ความสามารถของสารละลายในการนำกระแสทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเรียกว่าศักย์ไฟฟ้า (Voltage) ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจหลักการทำงานและการใช้งานพีเอชมิเตอร์

โดยวัดศักย์ไฟฟ้าโดยใช้อิเล็กโทรด 2 ขั้วที่เสียบเข้าไปในของเหลวเพื่อสร้างวงจรไฟฟ้า หนึ่งในอิเล็กโทรดเหล่านี้เรียกว่าอิเล็กโทรดอ้างอิง จะประกอบด้วยสารที่มีศักย์ไฟฟ้าที่ทราบ อิเล็กโทรดอื่นที่เรียกว่าเซ็นเซอร์จะถูกใส่เข้าไปในสารละลายที่กำลังทดสอบ

ศักย์ไฟฟ้าคือความแตกต่างที่เกิดจากการเปรียบเทียบอิเล็กโทรดอ้างอิงกับอิเล็กโทรดเซ็นเซอร์

การประยุกต์ใช้ pH meter คืออะไร

เครื่องวัดนี้มีการใช้งานในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ตั้งแต่ทางการแพทย์ไปจนถึงอุตสาหกรรม และยังถูกนำมาใช้ในการพัฒนายาทางเภสัชกรรม

อีกทั้งยังมีประโยชน์ในการเกษตรเพื่อทดสอบคุณภาพดินและน้ำ โรงงานทำน้ำให้บริสุทธิ์ สระว่ายน้ำและตู้ปลา และยังใช้ในการพัฒนาอาหาร เครื่องสำอาง และผงซักฟอกอีกด้วย ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างการใช้งานทั่วไปได้แก่:

  • การทดสอบคุณภาพน้ำ: มักใช้วัดพีเอช pH ของน้ำในสระว่ายน้ำ ตู้ปลา และระบบน้ำดื่ม
  • การใช้งานด้านการเกษตร: ใช้เพื่อทดสอบความเป็นกรดหรือด่างของดินเพื่อพิจารณาความเหมาะสมในการปลูกพืช
  • อุตสาหกรรมเคมีและเภสัชกรรม: ใช้เพื่อตรวจสอบความเป็นกรดหรือด่างของผลิตภัณฑ์เคมีและยาต่างๆ ในระหว่างการผลิต
  • อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม: ใช้ในการวัดความเป็นกรดหรือด่างของผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องดื่ม เช่น ไวน์ เบียร์ และผลิตภัณฑ์จากนม เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและความปลอดภัย
  • การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม: ใช้ในการวัดพีเอชของตัวอย่างสิ่งแวดล้อม เช่น น้ำ ดิน และอากาศ เพื่อพิจารณาคุณภาพและความเหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์ต่างๆ