كما نتذكر جميعًا من دورة الكيمياء المدرسية ، فإن الأس الهيدروجيني هو وحدة من نشاط أيون الهيدروجين ، يساوي اللوغاريتم المتبادل لنشاط أيون الهيدروجين. وبالتالي ، فإن الماء الذي يحتوي على الرقم الهيدروجيني 7 يحتوي على 10-7مولات لكل لتر من أيونات الهيدروجين ، والماء الذي يحتوي على الرقم الهيدروجيني 6 يحتوي على 10-6مولات لكل لتر. يمكن أن يتراوح مقياس الأس الهيدروجيني من 0 إلى 14.
بشكل عام ، الماء الذي يحتوي على درجة حموضة أقل من 7 يعتبر حامضيًا ، بينما الماء الذي يحتوي على درجة حموضة أكبر من 7 يعتبر قلويًا. يتراوح نطاق الأس الهيدروجيني العادي لأنظمة المياه السطحية بين 6.5 و 8.5 وأنظمة المياه الجوفية من 6 إلى 8.5.
قيمة الرقم الهيدروجيني للماء (H20) هي 7 عند 25 درجة مئوية ، ولكن عند ملامسة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، يتحول هذا التوازن إلى درجة حموضة تقارب 5.2. - نظرًا للعلاقة الوثيقة بين الأس الهيدروجيني وغازات الغلاف الجوي ودرجة الحرارة ، يوصى بشدة باختبار المياه في أسرع وقت ممكن. بعد كل شيء ، فإن الرقم الهيدروجيني للماء ليس مقياسًا لاستقرار تفاعل حمضي أو قلوي ولا يعطي صورة كاملة لخصائص أو سبب الحد من إمدادات المياه.
ماء ناعم
بشكل عام ، مياه ذات درجة حموضة منخفضة (أقل من 6.5)حامضي وناعم ومسبب للتآكل. وبالتالي ، فإن أيونات المعادن مثل الحديد والمنغنيز والنحاس والرصاص والزنك من طبقة المياه الجوفية والسباكة وخطوط الأنابيب يمكن أن تخترق المياه. لذلك ، يمكن أن يؤدي انخفاض درجة الحموضة في الماء إلى:
- تحتوي على مستويات مرتفعة من المعادن السامة ؛
- يؤدي إلى تلف الأنابيب المعدنية قبل الأوان ؛
- لها طعم معدني أو حامض ؛
- صبغ الكتان ؛
- لها لون مميز "أزرق-أخضر" للأحواض والمصارف.
الطريقة الرئيسية لحل مشكلة انخفاض درجة الحموضة في الماء هي استخدام معادل. يغذي المحلول في الماء لمنع الماء من التفاعل مع السباكة المنزلية أو التآكل الكهربائي. المعادل النموذجي هو رماد الصودا الكيميائي. التحييد مع هذا العامل يزيد محتوى الصوديوم في الماء.
الماء العسر
الماء الذي يحتوي على درجة حموضة أعلى من 8.5 صعب. لا يشكل خطرا على الصحة ، لكنه قد يسبب مشاكل جمالية. تشمل هذه القضايا:
- تشكيل "مقياس" أو رواسب على خطوط الأنابيب والتجهيزات.
- طعم قلوي في الماء يجعل طعم القهوة مرًا
- حساب الأطباق و الغسالات و حمامات السباحة
- صعوبة في الحصول على رغوة من الصابون والمنظفات وتشكيل بقايا غير قابلة للذوبان على الملابس ، إلخ.
- تقليل كفاءة سخانات المياه
عادة ، تحدث هذه المشاكل عندما تختلف الصلابة في الداخل100 إلى 200 ملليغرام من كربونات الكالسيوم CaCO3/ L ، أي ما يعادل 12 جرامًا لكل جالون. يمكن تنعيم الماء باستخدام التبادل الأيوني أو بإضافة الرماد والجير والصودا ، لكن كلتا العمليتين تزيدان محتوى الصوديوم في الماء.
PH مياه الشرب
الاهتمام الدقيق بضبط الأس الهيدروجيني ضروري في جميع مراحل معالجة المياه لضمان جودة المياه وتطهيرها. على الرغم من أن الرقم الهيدروجيني للمياه لا يؤثر عادةً بشكل مباشر على المستهلكين ، إلا أنه أحد أهم معايير الأداء لجودة المياه. للتطهير الفعال بالكلور ، يفضل أن يكون الرقم الهيدروجيني أقل من 8. يجب التحكم في الرقم الهيدروجيني للماء الداخل إلى نظام التوزيع لتقليل تآكل الأنابيب. قد يؤدي عدم القيام بذلك إلى تلوث مياه الشرب وتأثيرات ضارة على الطعم والرائحة والمظهر.
ستختلف قيمة الأس الهيدروجيني المثلى باختلاف المواد اعتمادًا على تكوين الماء وطبيعة مواد البناء المستخدمة في نظام التوزيع ، ولكنها غالبًا تقع في نطاق 6.5-9.5. قيم الأس الهيدروجيني القصوى يمكن أن يكون نتيجة الانسكابات العرضية ، والأعطال في محطات معالجة مياه الصرف الصحي.
مستوى الأس الهيدروجيني المثالي للمياه المؤينة للاستهلاك البشري على المدى الطويل ما بين 8.5 و 9.5 (ولا يتجاوز أبدًا 10.0) مع ORP مثالي يبلغ حوالي 200mV-300mV (ولا يزيد أبدًا عن 400mV).
PH من مياه البركة
كما سبقكما ذكرنا سابقًا ، يعتبر الرقم الهيدروجيني خاصية مهمة ليس فقط لمياه الشرب ، ولكن أيضًا لحمامات السباحة ، حيث لا تزال المعالجة بالكلور تستخدم بشكل أساسي لتطهير المياه ، وعند استخدام الكلور ، تعتمد فعالية التطهير بشكل كبير على القيمة الأولية للأس الهيدروجيني. ماء
الكلور هو عامل التطهير الرئيسي للوقاية من العدوى في حمامات السباحة العامة ، ولكن الكلور يتفاعل أيضًا مع المواد العضوية في الماء لتكوين منتجات ثانوية للتطهير (DBPs): المادة العضوية هي مشتق من المواد الدبالية التي ينتجها التفاعل من الماء مع العرق والبول والشعر وخلايا الجلد ومنتجات العناية الشخصية التي تدخل الماء من السباحين. يمكن قياس محتوى PPD كمجموع لجميع المركبات المهلجنة. بعض DAAs تزيد من خطر الإصابة بالربو ، وهي مسرطنة أو تهيج العينين والجلد.
الكلور هو الاسم الشائع لحمض الكلوريك ، والذي يشكل غاز الكلور عندما يتفاعل مع الماء. الذوبان في الماء ، الحمض يشكل هيبوكلوريت وله قيمة pKa 7.5.
حمض الكلوريك أكثر فاعلية من هيبوكلوريت في قتل البكتيريا والأكياس والجراثيم والفيروسات غير النشطة. وبالتالي ، إذا كانت قيمة الرقم الهيدروجيني لحمام السباحة في الطرف الأدنى من النطاق المنظم ، يجب إنتاج كمية أقل من الكلور لنفس الدرجة من التطهير ، وبالتالي تتشكل RCPs أقل خطورة محتملة في الماء. كما تظهر العديد من الدراسات ، فإن مستوى الأس الهيدروجيني الأمثل لمياه البركة يقع بين 7.5 و 8.0.بمقدار 1-0.5 وحدة فقط (حتى 7.0-6.5) يرتفع مستوى PPD بشكل ملحوظ ، والتي تعتبر أيضًا سامة للجينات.
طرق تحديد الرقم الهيدروجيني
مقياس الأس الهيدروجيني هو مقياس لوغاريتمي ، مما يعني أن كل وحدة زيادة أو نقصان تمثل تغييراً بمعامل 10. على سبيل المثال ، محلول الرقم الهيدروجيني 11 قلوي 10 مرات أكثر من محلول الرقم الهيدروجيني 10. هناك هي عدة طرق لتحديد الرقم الهيدروجيني للماء
تحديد درجة الحموضة باستخدام شرائط الاختبار
شرائط الاختبار عبارة عن ورق عباد الشمس يتفاعل عن طريق تغيير اللون إلى تقلبات الأس الهيدروجيني. يمكنك شرائها من متاجر الحيوانات الأليفة ، حيث تستخدم غالبًا لتحديد درجة حموضة الماء في أحواض السمك (حتى التقلب الطفيف في هذا المؤشر يمكن أن يؤدي إلى موت الأسماك).
عند ملامسة الماء ، سيتغير لون شريط الاختبار. ما عليك سوى مقارنة اللون النهائي مع مخطط لون العينة على العبوة والحصول على قيمة محددة. هذه الطريقة لتحديد الأس الهيدروجيني سريعة وبسيطة ورخيصة ، لكن بها خطأ كبير إلى حد ما.
Rottinger Litmus Paper
شراء أوراق عباد الشمس من متاجر المعدات الطبية في مدينتك. بعد تحليل اختبارات درجة الحموضة المختلفة (من الصينية الرخيصة إلى الهولندية باهظة الثمن) ، توصلنا إلى استنتاج مفاده أن شرائط Rottinger ph الألمانية تعطي الحد الأدنى من الخطأ في القراءة. تأتي العبوة بمقياس مؤشر من 1 إلى 14 (أقصى فترة زمنية متاحة!) و 80 شريطًا لدرجة الحموضة ، وهي كافية لفترة طويلة. بمساعدة البياناتلا يمكن للشرائط قياس درجة الحموضة في الماء فحسب ، بل أيضًا قياس درجة الحموضة في السوائل البيولوجية مثل اللعاب والبول وما إلى ذلك. نظرًا لأن عدادات الأس الهيدروجيني الجيدة باهظة الثمن (حوالي 3000 روبل) ، وعليك شراء محاليل عازلة للمعايرة ، فإن ورق Rottinger litmus ، الذي لا يتجاوز سعره 250-350 روبل ، سيكون بمثابة مساعد لا غنى عنه في تحديد دقيق مستوى الأس الهيدروجيني
تحديد الأس الهيدروجيني بمقياس الأس الهيدروجيني
يتم أخذ عينة ماء (20-30 مل) في كوب بلاستيكي أو زجاجي. يتم شطف مستشعر الجهاز بكمية صغيرة من الماء المقطر ، ثم يتم غمره في المحلول مع مستشعر درجة الحرارة. يوضح لك مقياس الأداة قيمة الأس الهيدروجيني الدقيقة لمحلول الاختبار. في هذه الحالة ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن دقة القياسات تتأثر بالمعايرة المنتظمة للأداة ، والتي تستخدم لها حلول قياسية ذات قيمة pH معروفة. هذه الطريقة لتحديد الأس الهيدروجيني دقيقة وبسيطة وسريعة ولكنها تتطلب المزيد من تكاليف المواد مقارنة بالطريقة السابقة وأبسط المهارات في العمل مع معدات المختبرات والحلول الكيميائية.
وبالتالي ، فإن الرقم الهيدروجيني للماء ليس مجرد مصطلح من دورة الكيمياء المدرسية ، ولكنه أيضًا مؤشر على جودة المياه التي يجب مراقبتها لتجنب مشاكل المعدات والصحة.
