pH meter คือเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ ที่ใช้วัดไฮโดรเจนไอออนในสารละลาย โดยระบุความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน เป็นค่าความเป็นกรด หรือด่าง ซึ่งแสดงเป็นค่า pH โดยจะวัดความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) ระหว่างอิเล็กโทรด และอิเล็กโทรดอ้างอิง เครื่องมือนี้ถูกนำไปใช้ในงานต่างๆ มากมาย ตั้งแต่การทดลองในห้องปฏิบัติการ ไปจนถึงการควบคุมคุณภาพ การปลูกผักไฮโดรโปนิกส์เป็นต้น
pH meter วัดค่าอะไร
เครื่องมือนี้ใช้เพื่อวัดค่าความเป็นกรด ด่าง หรือวัดกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนในสารละลาย กล่าวคือเครื่องมือนี้จะวัดความเป็นกรด/ด่างของสารละลาย ระดับของกิจกรรมไฮโดรเจนไอออนในท้ายที่สุดจะแสดงเป็นระดับ pH ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 1 ถึง 14 ซึ่งเป็นสเกลแบบ Logarithm การวัดค่า pH นี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราส่วนของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน และความเข้มข้นของไฮดรอกซิลไอออน ([H +] และ [OH-] ตามลำดับ) รายละเอียดทั่วไปของระดับ pH แสดงอยู่ด้านล่าง:
- สารละลายเป็นกลาง: pH = 7
- สารละลายที่เป็นกรด: pH <7
- สารละลายที่เป็นด่าง หรือเบส: pH > 7
สารละลายที่เป็นกลางจะแสดง pH เป็น 7 เนื่องจากกิจกรรมของไฮโดรเจน และไฮดรอกไซด์ไอออนเท่ากัน สารละลายที่เป็นกรดแสดงค่า pH ที่อ่านได้ต่ำกว่า 7 (กิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนที่สูงกว่า เมื่อเทียบกับกิจกรรมไฮดรอกไซด์ไอออน) และสารละลายพื้นฐาน (หรืออัลคาไลน์) แสดงระดับ pH ที่สูงกว่า 7 (กิจกรรมไฮดรอกไซด์ไอออนมากกว่าไฮโดรเจนไอออน)
ตารางแสดงค่าความเป็นกรด-ด่าง
ใครเป็นผู้คิดค้นเครื่องวัดค่า pH Meter
เครื่องวัดค่า pH ซึ่งพัฒนาขึ้นในปีพ. ศ. 2477 โดย Arnold Beckman จากสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกา 2,058,761 จากนั้นนักเคมีชาวเยอรมัน Fritz Haber ที่ได้รับรางวัลโนเบล (1868–1934) และนักเรียนของเขา Zygmunt Klemensiewicz (2429-2506) ได้พัฒนาแนวคิดหัววัด pH แบบแก้วในปี 2452 เครื่องวัดค่า pH แบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย ถูกประดิษฐ์ขึ้นประมาณหนึ่งในสี่ของศตวรรษต่อมาในปีพ. ศ. 2477 เมื่อนักเคมีชาวอเมริกันอาร์โนลด์เบ็คแมน (พ.ศ. 2443-2547) คิดหาวิธีต่อขั้วไฟฟ้าแก้วเข้ากับโวลต์มิเตอร์ เพื่อสร้างเครื่องมือที่มีความละเอียดอ่อนมากขึ้น เขาได้รับสิทธิบัตรในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2479 จากนั้น ก็ได้รับการปรับปรุง และพัฒนามาต่อเนื่องจนปัจจุบัน
วิธีการมาตรฐานสำหรับการวัดค่า pH
pH meter ประกอบด้วยอิเล็กโทรด (หัววัดแก้ว) ที่ทำจากแก้วชนิดพิเศษที่ปิดผนึกที่ปลาย ภายในแก้วมีสารละลายกรดมาตรฐานอยู่ภายในโดยปกติคือ 0.1 Mole HCl (กรดเกลือ 1โมล) พร้อมด้วยอิเล็กโทรดอ้างอิงภายใน โดยทั่วไปคือ Ag/AgCl สารละลายนี้เรียกว่าสารละลายอ้างอิงของ pH 7
โดยทั่วไปการวัดค่า pH จะแม่นยำโดยใช้เครื่องวัดค่า pH ซึ่งมีส่วนประกอบสำคัญได้แก่หัววัด pH (อิเล็กโทรด) เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เครื่องวัดค่า pH จะวัดแรงดันไฟฟ้า (ในหน่วยโวลท์) ของเซลล์ไฟฟ้าเคมี ศักย์ไฟฟ้ารวม หรือแรงดันไฟฟ้าคือผลรวมพีชคณิตของศักย์ของอิเล็กโทรดวัด และอิเล็กโทรดอ้างอิง เมื่อจุ่มหัววัด pH ลงในสารละลาย ตัวอย่างกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนจะเกิดขึ้น โดยที่ไอออนของไฮโดรเจนบางส่วน เคลื่อนที่ไปยังพื้นผิวด้านนอกของอิเล็กโทรดการวัด และแทนที่ไอออนโลหะบางส่วนที่อยู่ภายใน
แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่หัววัด pH ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิประมาณ 0.3% ต่อ ° C เครื่องวัดค่า pH รุ่นที่มีคุณภาพสูงจะมีการปรับค่าการวัดค่า pH เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง และเรียกว่าการชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติ (ATC)
การทำงานของ pH meter
เครื่องมือนี้ทำงานเหมือนโวลต์มิเตอร์ สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้า (เรียกอีกอย่างว่าความต่างศักย์) ในระดับมิลลิโวลต์ (mV) การเปลี่ยนแปลงศักยไฟฟ้า หรือแรงดันไฟฟ้าาในน้ำ หรือสารละลาย เกิดจากการสูญเสียอิเล็กตรอน ที่สอดคล้องกับการสูญเสียไฮโดรเจนไอออน (H +)
แรงดันไฟฟ้าในสารละลายจะถูกวัด และเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตโดยสารละลายอ้างอิง ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างทั้งสองใช้ในการคำนวณ pH
ประเภทของเครื่องวัดค่า pH
เครื่องวัดค่า pH มีตั้งแต่อุปกรณ์แบบปากกาที่เรียบง่าย และราคาไม่แพง ไปจนถึงเครื่องมือในห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อน และมีราคาแพง พร้อมกับการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ มีเครื่องวัด และโพรบชนิดพิเศษสำหรับการใช้งานพิเศษ เช่น สภาพแวดล้อมที่รุนแรง และสภาพแวดล้อมจุลภาคทางชีวภาพ นอกจากนี้ยังมีเซ็นเซอร์วัดค่า pH แบบโฮโลแกรม ซึ่งช่วยให้การวัดค่า pH เป็นสีแบบเมตริกโดยใช้ตัวบ่งชี้ pH ที่มีให้เลือกมากมาย นอกจากนี้ยังมีเครื่องวัดค่า pH ที่มีจำหน่ายในท้องตลาด ซึ่งใช้อิเล็กโทรดโซลิดสเตตแทนอิเล็กโทรดแก้วทั่วไป
- แบบปากกา
- แบบภาคสนาม
- pH Controller
- เครื่องวัด pH ดิน
- แบบตั้งโต๊ะ
- สำหรับอาหาร
เครื่องวัดค่า pH สำหรับวัค่ากรด-ด่างในน้ำ ดิน อาหาร และอุตสาหกรรม
เครื่องวัด pH แบบปากกา
เครื่องวัดค่าแบบปากกาเป็นเครื่องวัด pH ขนาดเล็ก พกพาไปใช้งานได้สะดวก แต่มีฟังก์ชั่นสำหรับการวัดค่า pH แบบพื้นฐาน เช่น วัดอุณหภูมิ C หรือ° F มีระบบปิดอัตโนมัติ และการชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติ การสอบเทียบแบบอัตโนมัติ เหมาะสำหรับการใช้งานทั่วไป มีราคาถูก ถูกใช้ในการงานด้านการวัดคุณภาพน้ำ วัดค่ากรดด่างในดิน อาหารและอื่นๆ
ดูรายละเอียดเพิ่มเติม
เครื่องวัดแบบพกพา
เครื่องวัดพีเอชแบบพกพา มีฟังก์ชันการทำงานเต็มรูปแบบ ในขนาดพกพา สำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการ หรือภาคสนาม คุณสมบัติที่มีได้แก่ เอาต์พุต RS232 เชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ Data Hold ° C หรือ° F ระบบปิดอัตโนมัติ และการชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติ ฟังก์ชั่น GLP (Good Laboratory Practice) และอื่นๆ
ดูรายละเอียดเพิ่มเติม
pH Meter แบบตั้งโต๊ะ
เครื่องวัดแบบตั้งโต๊ะ จะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการอุตสาหกรรม และการผลิต โดยสามารถแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าในหน่วย mV และอุณหภูมิ และมีตั้งแต่ราคาประหยัด ไปจนถึงระดับไฮเอนด์ สำหรับความต้องการในการวัดค่าความคลาดเคลื่อนต่ำ มีฟังก์ชั่นการใช้งานที่ครบครันได้แก่เอาต์พุต RS232 เชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ Data Hold ° C หรือ° F ระบบปิดอัตโนมัติ และการชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติ ฟังก์ชั่น GLP (Good Laboratory Practice) และอื่นๆ
ดูรายละเอียดเพิ่มเติม
เครื่องวัดแบบ Multi-Parameter
เครื่องวัดแบบมัลติพารามิเตอร์เหล่านี้สามารถวัดค่า pH ORP EC TDS Resistivity และค่า DO เป็นต้น มีฟังก์ชั่นการใช้งานครบครันได้แก่เอาต์พุต RS232 เชื่อมต่อกับเครื่องคอมพิวเตอร์ Data Hold ° C หรือ° F ระบบปิดอัตโนมัติ และการชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติ ฟังก์ชั่น GLP (Good Laboratory Practice) มีความแม่นยำสูงมากคล้ายกับ pH Meter แบบตั้งโต๊ะ
ดูรายละเอียดเพิ่มเติม
pH Controller หรือเครื่องควบคุมค่า pH
pH Controller เป็นเครื่องวัด และควบคุมค่า pH โดยทั่วไปเป็นเครื่องวัด pH ที่สามารถกำหนด หรือตั้งค่า pH ที่ต้องการได้ เช่น ต้องการค่า pH ที่ 7 เมื่อวัดค่าแล้วได้ค่ามากกว่า หรือน้อยกว่าค่าที่ตั้งไว้ รีเลย์ที่อยู่ภายในจะปิดวงจร ด้วยหลักการนี้ ทำให้เราสามารถสั่งการปั๊ม หรือโซลินอยด์สำหรับการควบคุมค่า pH ในอุตสาหกรรม สระว่ายน้ำ และอื่นๆ
ดูรายละเอียดเพิ่มเติม
เครื่องวัด pH สำหรับวัดดิน
เครื่องวัดนี้ หัววัดออกแบบมาให้สามารถเจาะวัดลงในดินโดยเฉพาะ สามารถทดสอบความเป็นกรดของดินได้โดยตรง โดยการจุ่มหัววัดลงไปในดินเครื่องจะแสดงค่า pH หัววัดดินโดยเฉพาะ ซึ่งออกแบบมาเฉพาะเพื่อวัด pH ในดิน หัววัดที่สามารถใส่ได้โดยตรงในดินชื้น หรืออ่อน สามารถสอบเทียบได้เหมือนกับเครื่องวัด pH อื่นๆ ทำให้มีความแม่นยำสูง เหมาะสำหรับงานด้านการเกษตร
ดูรายละเอียดเพิ่มเติม
เครื่องวัด pH สำหรับอาหาร
ออกแบบมาเป็นพิเศษ หัววัดทำจาก Polyvinylidene fluoride (PVDF) ซึ่งเป็นพลาสติกเกรดสำหรับอาหาร และทนต่อการกัดกร่อนทางเคมี และต้านทานการเจริญเติบโตของเชื้อรา เครื่องวัดเป็นไปตามมาตรฐาน HACCP สำหรับวัดค่าความเป็นกรด-ด่างในนม เนื้อ โยเกิร์ต (Yogurt) เนยแข็ง (Cheese) พริกแกง เป็นต้น
ดูรายละเอียดเพิ่มเติม