ما هو مقياس pH
مقياس الأس الهيدروجيني (pH) يقيس حموضة العيّنة أو قاعديتها بأن تُغمَس فيه قطبة وتُقرأ النتيجة في موضعها. فالقطبة والشاشة جهاز واحد، أكان جسم قلمٍ مجسُّه في طرفه، أم وحدة تُحمل باليد على كابل قصير، أم جهاز مائدة بحامل يمسك مجسًّا منفصلًا. وما لا يفعله هذا الجهاز أن يبقى في مكان أو أن يبلّغ إلى شيء: فالمقياس يُحمل إلى العيّنة، ويُقرأ، ثم يُوضع.
وهذا ما يفصله عن محلّل pH، فهو مثبَّت في خطّ أو في خزان ويُمسك خرجًا بالتيار لنظام تحكّم. والجهازان لا يتنافسان. فالمختبر الذي يعمل وفق مواصفة ينتهي غالبًا إلى الاثنين: المحلّل للقيمة المستمرّة، والمقياس للمراجعات حولها؛ والمقياس هو أيضًا وحده ما يجعل القراءة ممكنة حيث لا خطّ يُركَّب فيه شيء أصلًا.
والصعوبة في شرائه نادرًا ما تكون في الإلكترونيات. إنّما هو القطبة، وشكل المجس، والروتين الذي ستُعاير به القراءة، لأنّ ذلك هو الذي يحدّد ما يمكن قياسه وهل يُؤتمَن على الرقم. وتغطّي هذه الصفحة تلك القرارات، والحدّ الفاصل أمام الأصناف التي كثيرًا ما يُكتشف أنّ الاستفسار عن مقياس pH إنّما هو عنها.
كيفية قياس مقياس pH
الكرّة الزجاجية الحسّاسة والعنصر المرجعي يكوّنان خلية كهروكيميائية، والجهد بينهما يتّبع نشاط أيونات الهيدروجين في المحلول الذي تجلس فيه الكرّة. والاستجابة لوغاريتمية، فتساوي الخطوات في pH يقابله تساوٍ في الجهد لا تناسب؛ والمقياس يحوّل ذلك الجهد إلى قيمة pH عند درجة الحرارة التي يكون قد قاسها. والقراءة تقوم كلّيًا على معايرة أُقيمت بمحاليل منظِّمة معروفة pH، ولهذا كان المقياس على قدر المحاليل التي ضُبط عليها.
وتترتّب على ذلك ثلاث وقائع في العمل. فالكرّة مستهلَك: تهرم، ويهاجمها حمض الهيدروفلوريك، وتجفّ إن تُرِكت بين الاستعمالين بلا مبلَّل، فيلزم إبقاؤها رطبة. ونصفُ الخلية المرجعي بأهمّية نصفها القياسي، والوصلية المسدودة بعض الشيء تبدو في قراءة تنجرف أو تستجيب ببطء، ولا تُصلحها إعادة معايرة. ودرجة الحرارة تدخل مرّتين: مرّة تصحيحًا يطبّقه المقياس على استجابة القطبة، ومرّة صفةً في العيّنة نفسها؛ فدائرة التعويض تُصحّح استجابة القطبة دون صفة العيّنة نفسها.
ثمّ إنّ صيغة الجهاز هي التي تحدّد ما يُعمل به عمليًا. فمقياس القلم يذهب كل مذهب لا يُوضع له شيء ولا يُجرّ وراءه كابل، وهذا ما يجعل مسح عدد كثير من المواضع ممكنًا. وأمّا مقياس المائدة فيمسك المجس في حامل حتى تستقرّ القطبة دون أن يُنَغَّص عليها أثناء القراءة، وهذا ما ييسّر نتيجة قابلة للتكرار. والإلكترونيات داخل الاثنين متقاربة؛ والذي يتغيّر هو كيف يُقدَّم المجس إلى العيّنة.
خيارات التكوين
معظم المواصفات تُحدد بهذه القرارات، لا بفئة الدقة. وكل قرار يقيد ما يليه، ولذلك تُحسم بالترتيب.
| الإعداد | الخيارات المطلوب حسمها | ما الذي يحسمه فعليًا |
| شكل الجهاز | جسم قلم أو جيب، ووحدة تُحمل باليد على كابل، وجهاز مائدة بحامل | أين يمكن استعمال المقياس وكيف يُتوصّل إلى العيّنة. فقلم المقياس لا يحتاج مائدة ولا كابلًا، ومقياس المائدة يترك المجس يستقرّ دون إزعاج. |
| تمييز القراءة | 0,1 pH، و0,01 pH، وأدقّ من ذلك في الأجهزة المخصَّصة | هل يمكن مقارنة النتيجة بمواصفة أصلًا. فقراءة معطاة عند 0,1 pH لا تميّز فرقًا قدره 0,05. |
| شكل المجس | كرّة كرويّة، أو رمح، أو رمح طويل، أو صيغة مسطَّحة للأسطح والحيّز الصغير | ما الذي يمكن قياسه: عيّنة سائلة، أو شبه صلبة يُغرز فيها، أو حجم من مادّة، أو سطح وحيّز صغير. |
| بنية القطب | كرّة زجاجية أو جسم من غير زجاج، ووصلية مرجع مسدودة أو تُعبَّأ من جديد | كيف يتصرّف المجس في الوسط، وكم يصمد فيه قبل أن يجب استبداله. |
| تعويض درجة الحرارة | تلقائي من حسّاس مدمج، أو إدخال يدوي لدرجة حرارة العيّنة | هل يمكن مقارنة قراءة أُخذت عند درجة حرارة بأخرى أُخذت عند غيرها. |
| ترتيب المعايرة | نقطة، أو نقطتان، أو ثلاث نقاط من المحاليل المنظِّمة، وهل يتعرّف المقياس على المحلول ويبلّغ عن الميل | كم من الدقة يبقى على المشغّل في اتباع الروتين، وكم يمتصّه الجهاز بنفسه. |
| وظائف القراءة | التثبيت، وأدنى قيمة وأقصاها، ودلالة الاستقرار، والتسجيل الداخلي | هل يمكن التقاط قيمة بعيدًا عن المائدة، وهل يمكن الاحتفاظ بسلسلة قراءات من غير أن تُكتب. |
| الإحكام والتغذية | صيغة البطّارية أو الوصلة، والحماية من الدخول في الجسم | هل يمكن استعمال المقياس في موضع مبتلّ أو شطفه، وكم يعمل قبل تبديل الوصلة. |
كيفية اختيار مقياس pH
| العامل | لماذا يحسم النتيجة | كيف تحسمه قبل الاستفسار |
|---|
| ما العيّنة في الحقيقة | السائل، وشبه الصلب، والسطح، والحيّز الصغير، كلٌّ منها يحتاج شكل مجس مختلفًا | صف حالة العيّنة، لا اسمها وحدها. |
| التمييز والدقة المطلوبان | إنّهما يتّبعان الحدّ الذي تُقاس عليه النتيجة، لا الجهاز | اذكر حدّ القبول، والقيمة التي يُطبَّق عليها. |
| درجة حرارة العيّنات | إنّها تحدو اختيار القطبة وتحدّد هل التعويض كافٍ | اذكر درجة حرارة العيّنة المعتادة وأقصاها. |
| البيئة الكيميائية | حمض الهيدروفلوريك، والقلويات المركَّزة، والكبريتيدات، والألبيومات، كلٌّ يهاجم جزءًا مختلفًا من الخلية | أحصِ كل وسط ستراه القطبة، عوامل التنظيف داخلها. |
| أين سيُستعمل المقياس | المائدة، وجانب الخزان، والأرض المبتلّة، ومسح الحقول، كلٌّ يفرض مطالب مختلفة على الجسم والإحكام | صف الموضع، وهل هو مبتلّ أو يُرشّ بالماء. |
| كيف ستُحفظ النتائج | دفتر ملاحظات، أو قيمة تُلْتقط من الجهاز | بيّن هل يجب تسجيل القراءة، أم تصديرها، أم مجرّد الاطّلاع عليها. |
| كيف ستُجرى المعايرة | عدد النقاط المنظِّمة وتوفّر محاليل طازجة هما السقف على الدقة المتحقِّقة | قُل مَن يُعاير، وكم مرة، وبأيّ شيء. |
إن بقي أيٌّ من هذه مفتوحًا فأرسل ما هو معروف؛ يمكن إصدار عرض السعر انطلاقًا من وصف التشغيل ثم تحسينه بعد سدّ الفجوات.
البدائل الأقرب
هذه هي الأنواع التي ينصرف إليها عادة طلب الاستفسار عن مقياس pH، والنقطة التي يُحسم عندها الاختيار فعلًا.
| أقرب بديل | ما الذي يفصله عن مقياس pH |
| محلّلات pH | كيمياء الأقطاب نفسها مركَّبة في الخطّ وممسكة هناك، مع خرج بالتيار، وملامس إنذار، وترتيب تنظيف في الغالب. فالمقياس يُحمل إلى العيّنة وتُقرأ، والمحلّل ثابت يبلّغ باستمرار. وحيث وجب تسجيل قيمة، أو نقلها، أو الاتّكال عليها في تغذية مادّة كيميائية، فذلك هو المحلّل، ويصير المقياس المراجعة المحمولة التي تُجاريه. |
| مقاييس pH للعملية | تنصيب ثابت يُقصد منه الإشارة المحلّية لا حلقة التحكّم. وهو بين الاثنين: يبقى في موضعه كالمحلّل لكنه لا يقود شيئًا. وحيث يكفي أن يرى أحدٌ القيمة عند الخزان فهو الجهاز، وحيث يجب أن تعمل القراءة فعلًا فليس هو. |
| محلّلات ORP | يقيس ميل المحلول إلى التأكسد أو الاختزال، بالملّي فولت، لا حموضته. وضبط التطهير حِمل ORP عادةً، لأنّ قدرة تيار كلوري على التعقيم تعتمد على أكثر من pH. ولا يقوم أحد القياسين مقام الآخر حيث يُسمّي تنظيمٌ كليهما. |
| مقاييس التوصيل الكهربائي | تعدّ الأيونات الذائبة لا أيونات الهيدروجين، وهذا ما يجعلها أقوى احتمالًا في المياه المتّسخة، وأنفع لمياه الشطف ومراجعة التلوّث. وهي لا تحتاج وصلية مرجع ولا معايرة بمحاليل منظِّمة. ولا تستطيع أن تفصل حمضًا من قاعدة، وهي تُشترى جوار مقياس pH غالبًا لا بدلًا منه. |
| مقاييس TDS | يبلّغ عن المواد الصلبة الكلية الذائبة، ويُشتق عادةً من قراءة التوصيل الكهربائي. وهو يجيب عن مقدار الذائب، لا عن كون المحلول حمضيًا أو قاعديًا، ولا يتأثر بالتوازن بينهما. |
| شرائط مقارنة الألوان وأجهزة المقارنة | تُعطي نتيجة على مقياس ألوان مطبوع، بغير قطبة ولا معايرة ولا شيء يُحفظ مبلَّلًا. وهي تلاءم المراجعة الخشنة حيث يكفي أن تقع القيمة داخل نطاق. لا قدرة تمييز عندها تُبلَّغ، ولا سجلّ، ولا خرج، ولون العيّنة أو عكارتها أثرٌ في القراءة. |
وأوّل ثلاثة من هذه تنصيبات ثابتة لا أجهزة تُحمل في اليد، وآخر ثلاثة تجيب عن سؤال غير السؤال. وحسم أيّها هو المتطلب فعلًا قبل اختيار المقياس أهون من اكتشافه بعد الشروع في إجراء العيّنات.
ما يجب تضمينه في الاستفسار
يمكن أن يكون الرد الأول عرض سعر بدل مجموعة من الأسئلة إذا كان الاستفسار يتضمن هذه المعلومات. وعندما لا يكون الرقم معروفًا، أرسل وصف الوظيفة وسنؤكّد ما يترتب عليه.
- ما العيّنة، وهل هي سائل أو شبه صلب أو سطح أو حيّز صغير
- مدى pH المتوقّع، والمواصفة أو الحدّ الذي تُقارَن به النتيجة
- درجة حرارة العيّنة المعتادة وأقصاها
- كلّ الأوساط التي ستراها القطبة، بما فيها عوامل التنظيف
- هل يُستعمل الجهاز على مائدة، أم عند خزان، أم في الميدان
- هل يجب تسجيل القراءة، أو تصديرها، أو مجرّد رؤيتها وكتابتها
- كيف سيُعاير المقياس، وبأيّ محاليل منظِّمة
- هل يلزم أن يعمل الجهاز في موضع مبتلّ أو قابل للغسل بالماء
- الكمية، وميناء الوصول، وتاريخ التسليم المطلوب
