Wednesday, 10 July 2024

ถอดรหัส pH คืออะไร: ทำความเข้าใจความหมายและความสำคัญ

09 May 2024
165

pH คือ

 

ค่าความเป็นกรด-ด่าง pH หรือพีเอชคือการวัดความเป็นกรดหรือด่างของสารละลาย โดยมีระดับตั้งแต่ 0 ถึง 14

  • โดยสารละลายที่มีพีเอช = 7 เป็นกลาง
  • สารละลายที่มีค่า pH น้อยกว่า 7 จะเป็นกรด
  • ในขณะที่สารละลายที่มีค่า pH มากกว่า 7 จะเป็นด่าง

pH ถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน [H+] ในสารละลาย ยิ่งไฮโดรเจนไอออนมาก ค่า pH จะลดลง (มีความเป็นกรดมากขึ้น) และไอออนไฮโดรเจนยิ่งน้อยลง ค่า pH ก็จะยิ่งสูงขึ้น (มีความเป็นด่างมากขึ้น)

pH เป็นแนวคิดที่สำคัญในสาขาต่างๆ รวมถึงเคมี ชีววิทยา วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม และการเกษตร เนื่องจากค่า pH มีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาเคมี กระบวนการทางชีวภาพ และพฤติกรรมของสารในสารละลาย

 

 

คำจำกัดความของ pH

pH ถูกกำหนดให้เป็นลอการิทึมลบของความเข้มข้นของไอออน H+ ดังนั้นความหมายของชื่อ pH จึงถือเป็นพลังของไฮโดรเจน (Power of Hydrogen)

 

สมการพีเอช

สมการในการคำนวณ pH ถูกเสนอในปี 1909 โดยนักชีวเคมีชาวเดนมาร์ก Søren Peter Lauritz Sørensen:

pH = -log [H+]

โดยที่ log คือลอการิทึมฐาน 10 และ [H+] หมายถึงความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในหน่วยโมลต่อลิตร คำว่า “pH” มาจากคำภาษาเยอรมัน “potenz” ซึ่งแปลว่า “พลังงาน” เมื่อรวมกับ H ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ธาตุของไฮโดรเจน ดังนั้น pH จึงเป็นคำย่อของ “พลังของไฮโดรเจน

 

ตัวอย่างค่าพีเอชของสารเคมีทั่วไป

กรดคือสารที่มีค่าพีเอชต่ำ (น้อยกว่า 7) และด่างคือสารที่มีค่าpH สูง (ค่ามากกว่า 7) ตัวอย่างค่าพีเอชของสารเคมีในห้องปฏิบัติการและผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนได้แก่:

  • กรดไฮโดรคลอริกมีค่าพีเอช 0
  • น้ำมะนาวมีค่าพีเอช 2.0
  • น้ำส้มสายชูมีค่าพีเอช 2.2
  • ไวน์มีค่าพีเอช 4.0
  • น้ำบริสุทธิ์ (เป็นกลาง) 7.0
  • เลือดมนุษย์มีค่าพีเอช 7.4:
  • น้ำด่างมีค่าพีเอช 13.0
  • โซเดียมไฮดรอกไซด์มีค่าพีเอช 14.0

 

 

วิธีวัดค่า pH

การวัดค่า pH โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการใช้กระดาษลิตมัส (Litmus paper) หรือเครื่องวัด pH meter โดยแต่ละวิธีมีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกันไป:

กระดาษลิตมัส (Litmus paper)

  1. ง่ายและรวดเร็ว: ช่วยให้อ่านค่าได้ง่ายและรวดเร็วเพียงไม่กี่วินาที
  2. ราคาถูก: โดยทั่วไปกระดาษลิตมัสจะมีราคาถูกมากเมื่อเทียบกับเครื่องวัดทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับการประเมิน pH อย่างรวดเร็ว
  3. ไม่จำเป็นต้องสอบเทียบ: กระดาษลิตมัสไม่จำเป็นต้องมีการสอบเทียบ ซึ่งช่วยให้กระบวนการตรวจวัดง่ายขึ้นและลดค่าใช้จ่าย
  4. พกพาสะดวก: น้ำหนักเบาและพกพาสะดวก ทำให้สะดวกสำหรับการทดสอบค่า pH ขณะเดินทาง
  5. ไม่ต้องใช้พลังงาน: ไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่หรือแหล่งพลังงานภายนอก จึงเหมาะสำหรับใช้ในสถานที่ห่างไกลหรืองานภาคสนาม

 

เครื่องวัดค่า pH meter

  1. ความแม่นยำ: ให้การอ่านค่าที่เป็นตัวเลขที่แม่นยำ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการค่า pH ที่แน่นอน
  2. ช่วงกว้าง: สามารถวัดพีเอชได้หลากหลายอย่างแม่นยำ หลายรุ่นมีย่านการวัดตั้งแต่ (-2 ถึง 20 pH) และสามารถใช้ได้ตั้งแต่สารละลายที่มีความเป็นกรดสูงไปจนถึงสารละลายที่มีความเป็นด่างสูง
  3. จอแสดงผลดิจิตอล: จอแสดงผลดิจิตอลของค่า pH ซึ่งทำให้การอ่านและบันทึกระดับ pH ง่ายขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น
  4. การสอบเทียบ: สามารถปรับเทียบได้โดยใช้สารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐานเพื่อให้มั่นใจถึงความถูกต้องแม่นยำ

 

 

ในทั้งสองวิธี สิ่งสำคัญคือต้องจัดการอุปกรณ์และสารละลายอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน และปฏิบัติตามคำแนะนำเฉพาะที่ให้มาจากผู้ผลิตเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง

นอกจากนี้ การทำความสะอาดและจัดเก็บอุปกรณ์อย่างเหมาะสมหลังการใช้งานเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อรักษาความถูกต้องแม่นยำ

 

การใช้ค่า pH

ค่า pH ถูกนำมาใช้ในชีวิตประจำวันตลอดจนในทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม ใช้ในการปรุงอาหาร (เช่น ทำปฏิกิริยากับผงฟูและกรดเพื่อทำให้ขนมอบขึ้น) เพื่อออกแบบค็อกเทล ในน้ำยาทำความสะอาด และในการถนอมอาหาร

อีกทั้งยังมีความสำคัญในการบำรุงรักษาสระว่ายน้ำและการทำน้ำให้บริสุทธิ์ เกษตรกรรม การแพทย์ เคมี วิศวกรรม สมุทรศาสตร์ ชีววิทยา และวิทยาศาสตร์อื่นๆ