إنها وحدة قياس القلوية أو الحموضة في محلول ، وبشكل أكثر تحديدًا يقيس الرقم الهيدروجيني كمية أيونات الهيدروجين التي يحتوي عليها محلول معين ، ومعنى الأس الهيدروجيني في اختصاره هو إمكانات أيونات الهيدروجين ، وقد أصبح هذا طريقة عملية للتعامل مع أشكال القلوية ، بدلاً من الطرق الأخرى الأكثر تعقيدًا. يمكن قياسه بدقة من خلال استخدام أداة تعرف بمقياس الأس الهيدروجيني ، ويمكن لهذا الجهاز قياس فرق الجهد بين زوج من الإلكتروليتات.
ما هو الرقم الهيدروجيني
جدول المحتويات
و مفهوم الرقم الهيدروجيني هو المعلمة التي تستخدم لقياس درجة الحموضة من مادة. من خلال هذا يمكن تحديد تركيز أيونات الهيدروجين (أيون الهيدروجين الموجب) في المحلول.
يمكن قياس جهد أيون الهيدروجين في المحلول بالتقريب ، باستخدام مؤشرات الأحماض أو القواعد التي يمكن أن تقدم لونًا مختلفًا اعتمادًا على مستوى القلوية أو الحموضة ، وعادةً ما تتكون الطريقة من استخدام ورقة مشربة بالمؤشرات نوعي. المؤشرات الأخرى المستخدمة هي ميثيل البرتقال والفينول فثالين.
في الكيمياء ، يعد تحديد الحموضة أو القلوية لمادة ما من أهم الإجراءات ، لأنه من خلال نتائج هذا يمكن الحصول على الكثير من البيانات المتعلقة بهيكل ونشاط الجزيئات وبالتالي معرفة المزيد باستخدام نسبة إلى خلايا الجسم.
تعريف إمكانات أيونات الهيدروجين هو أساسًا الأحماض والقواعد التي لها تركيزات مختلفة من أيونات الهيدروجين ، أقوى تلك التي تحتوي على أكبر كمية من الأيونات والأضعف هي تلك التي لا تحتوي على مثل هذا التركيز. هذا هو المسؤول عن التعبير عن القيمة العددية لتركيزات أيونات الهيدروجين.
في بعض الحالات ، عادة ما تكون شحنة الأيونات منخفضة جدًا ، والتي تصبح مملة عند العمل بهذه الأرقام ، ولهذا السبب تم تصميم جدول فريد يسمى " مقياس الأس الهيدروجيني " ، ويتكون الجدول من 14 الوحدات المرقمة ، من 0 إلى 14 ، حيث يمثل 0 نقطة الحموضة القصوى و 14 يمثل الحد الأقصى للقاعدة ، ويمثل 7 نقطة منتصف الجدول وهو محايد ، مما يعني أن الحلول ذات القيمة أدناه 7 حمضية وتلك المذكورة أعلاه أساسية.
ما هو الرقم الهيدروجيني
يعمل الرقم الهيدروجيني على تحديد القلوية أو حموضة مادة ما ويحدد مقياس تركيز أيونات الهيدروجين.
مقياس الأس الهيدروجيني
تم إنشاء مقياس جهد أيون الهيدروجين بواسطة سورين بيتر لوريتز سورنسن (1868-1939) ، عالم الكيمياء الحيوية الدنماركي المولود في Haure Bjerg ، في عام 1901 تم تعيينه مديرًا للقسم الكيميائي لمختبرات Carlsberg ، ومنذ ذلك الحين أصبح واحدًا من كبار الباحثين في الأحماض الأمينية والإنزيمات والبروتينات.
لعب تركيز أيونات الهيدروجين (البروتونات) دورًا رئيسيًا في التفاعلات الأنزيمية ، لذلك ابتكر في عام 1909 طريقة بسيطة للتعبير عنها ، وهي حساب اللوغاريتم السلبي للتركيز المذكور. وبهذه الطريقة ، تم الحصول على قيم بسيطة ويمكن التحكم فيها ضمن نطاق مناسب ، والذي أسماه الرقم الهيدروجيني.
مقياس جهد أيون الهيدروجين مرقم من 1 إلى 14 ، ما بين 1 و 6 يعني أن المادة أكثر حمضية ، 7 هي حالة الماء المقطر ولها قيمة متعادلة ، ومن 8 إلى 14 يعني ذلك المادة أكثر قلوية.
التسلسل الذي يشتمل عليه مقياس الأس الهيدروجيني هو لوغاريتمي ، مما يعني أن الفرق بين وحدة عددية وأخرى يمكن أن يكون أكثر بعشر مرات من القاعدة أو الحمضية حسب الحالة.
يتم ضرب القيم الموجودة على مقياس الأس الهيدروجيني في 10 في كل وحدة. أي أن القيمة المحتملة للهيدروجين 6 هي حمضية 10 مرات أكثر من الرقم الهيدروجيني بقيمة 7 ، لكن احتمال الهيدروجين 5 يكون أكثر حمضية 100 مرة من الرقم الهيدروجيني 7.
حالة أخرى هي القيمة المحتملة للهيدروجين البالغة 8 والتي تكون قلوية 10 مرات أكثر من الرقم الهيدروجيني بقيمة 7 ، لكن إمكانات الهيدروجين 9 تكون قلوية 100 مرة أكثر من الرقم الهيدروجيني 7.
أهمية الرقم الهيدروجيني في الحياة اليومية
يستخدم الرجل في حياته اليومية العديد من المنتجات الكيميائية التي يمكن أن تكون خطرة ، ولهذا السبب يجب إجراء قياس الأس الهيدروجيني ، لاختبار درجة الحموضة والمخاطر التي يمكن إجراؤها عند استخدامها.
إن تناول الطعام يغير درجة حموضة الجسم. معدة الشخص لديها درجة حموضة 1-4 لأن هذا الحمض ضروري لتحلل الطعام. يمكن لبعض الأطعمة أن تتسبب في زيادة إفراز المعدة للحمض ، وهذا شائع جدًا ويمكن لهذا الحمض أن يخترق جدران المعدة ويسبب القرحة. يمكن أن يصل فائضه إلى المريء ويصل إلى الفم ويسبب ما يعرف بالحموضة المعوية ، لذلك يجب الاهتمام بجودة الطعام المستهلك.
هناك خضروات مثل الكرز والفراولة والملفوف الأرجواني والبصل والملفوف الأرجواني والتي تحتوي على مادة تسمى الأنثوسيانين وهي حساسة للغاية لقيم أيونات الهيدروجين المحتملة. في الحالة المحددة للملفوف الأرجواني ، يحتوي على السياندين ، والذي يمكن استخدامه كمؤشر يتغير لونه عند تعرضه لمادة كيميائية.
في حالة احتمال وجود أيونات الهيدروجين في الفم بعد تنظيف أسنانك بالفرشاة ، تكون قيمتها عادة حوالي 7 ، أي درجة الحموضة المحايدة ، والتي لا تسبب أي ضرر للأسنان. إذا كان الرقم الهيدروجيني أقل من 5.5 ، يبدأ المينا في التراجع ، مما يؤدي إلى إتلاف الأسنان. لتقليل ذلك في اللثة والأسنان ، يجب الحفاظ على صحة الفم ؛ التنظيف بالفرشاة ضروري بعد كل وجبة.
الأس الهيدروجيني لبعض المواد التي تشكل جزءًا من حياة الناس اليومية:
- مادة مثال - مستوى الأس الهيدروجيني
- حمض الهيدروكلوريك 1 م - 0
- عصير المعدة - 1
- عصير الليمون - 2
- الخل - بين 2.4 و 3.4
- عصير برتقال - 4
- البيرة - 5
- الحليب - 6
- الماء النقي - 7
- الدم - 8
- الماء والصابون - 9
- حليب المغنيسيا - 10
- ماء الجير - 11
- الأمونيا - 12
- 0.1 مولار هيدروكسيد الصوديوم - 13
- 1 مولار هيدروكسيد الصوديوم - 14
مؤشرات PH
مؤشرات الأس الهيدروجيني هي الوسائل المختلفة المستخدمة لتحديد إمكانات أيون الهيدروجين للمادة. هناك ثلاثة أنواع من المؤشرات السائلة وأوراق المؤشر ومقاييس الأس الهيدروجيني.
المؤشرات السائلة
إنها قواعد عضوية لها ألوان مختلفة تختلف باختلاف شكلها الحمضي. إنها تعمل في نطاقات محدودة ، وتختلف ألوانها وتتوقف عن التباين عندما تصل إلى الحد الأقصى من هذا النطاق. يجب استخدامه فقط في المحاليل عديمة اللون ، حتى تتمكن من مراقبة تغير اللون.
هناك عدد كبير من المؤشرات السائلة للنطاقات المختلفة لإمكانات أيونات الهيدروجين ، والألوان ، بما في ذلك أحمر كريسول (أحمر إلى أصفر في نطاق 0.2 إلى 1.8) ، وأحمر ميثيل (أحمر إلى أصفر في نطاق 0.2 إلى 1.8). من 4.2 إلى 6.2) ، وأخضر بروموكريزول (وردي إلى أزرق / أخضر 4.2 إلى 5.2) ، وفينول فثالين (عديم اللون إلى وردي في نطاق 8.0 إلى 10.0).
تُستخدم هذه المؤشرات على نطاق واسع في درجات الكيمياء التحليلية ، ولكن يجب أن يكون لديك مستوى من التدريب لجعل هذه الممارسة دقيقة.
مقاييس الأس الهيدروجيني
تنشأ هذه من حاجة المختبرات ومحلليها للحصول على قيم دقيقة من هذه المعلمة ، وهو أمر لم يتحقق مع المؤشرات السائلة ، أو المؤشرات الورقية. يعتمد على قياس فرق الجهد الكهربائي بين الرقم الهيدروجيني للقطب الكهربائي والقطب المرجعي.
يتكون هذا الجهاز من قطبين ، أحدهما معدني وغير حساس لدرجة الحموضة في المحلول ، بالإضافة إلى مكبر إلكتروني بسيط. في المعايرة تتم في حلول درجة الحموضة المعروفة، والتي تستخدم لقراءة المواد.
أوراق المؤشر
إنه ورق عباد الشمس (مصنوع من مسحوق من الأشنات) يجب أن يتلامس مع المحلول بطريقة سرية ، من أجل تحليل وقياس دقته.
تستخدم هذه الورقة لمعرفة ما إذا كان المحلول السائل أو الغازي قاعديًا أم حمضيًا ، ويكون التقديم بلونين ، الأحمر والأزرق.
عندما يتعلق الأمر بمحلول سائل ، لا ينبغي إدخال الورق فيه بالكامل ، فالعملية هي إسقاط القطرات أو لمس السائل بطريقة سريعة جدًا.
عندما يكون المحلول غازيًا ، يجب أن يمر الغاز فوق سطح الورق ، بحيث يتغير لونه بهذه الطريقة.
درجة حموضة البول
يتكون البول من عناصر صلبة وسائلة. في العمليات المرضية في الجسم ، قد لا تقضي الكلى على المواد النموذجية فقط (المواد التي تفرزها الكلى عادة في البول) ، ولكن أيضًا المكونات الأخرى لعملية التمثيل الغذائي.
يتم الحصول على إمكانات أيونات الهيدروجين في البول من خلال التحليلات التي أجريت على عينات من هذه المادة. يتم إجراء هذا التحليل باستخدام شريط اختبار مصنوع من وسادة ذات مقياس لوني. اللون الذي يتخذه الشريط هو معنى الأس الهيدروجيني أو الحمض الذي يحتويه البول.
تتراوح قيم البول الطبيعية من 4.6 إلى 8.0 في درجة الحموضة ، عندما تتغير هذه المستويات ، يمكن أن تشير إلى اضطراب حقيقي أو في المسالك البولية.
درجة حموضة الماء
كما هو مذكور أعلاه ، تشير إمكانات أيون الهيدروجين عندما تكون المادة قلوية أو حمضية ، وهذا أحد أكثر الاختبارات شيوعًا المطبقة على الماء لتحديد جودتها. هناك أنواع مختلفة من المياه ولكل منها قيم الأس الهيدروجيني الخاصة به ، وهذه هي:
- الماء المقطر: الرقم الهيدروجيني له 5.8
- مياه الشرب ، تتراوح إمكانات أيونات الهيدروجين فيها بين 6.5 و 9.5
- و المياه المعدنية درجة الحموضة ما بين 4.5 و 9.5
- تحافظ مياه المحيط على جهد أيون هيدروجين قلوي بقيم تتراوح بين 7.4 و 8.5
- يمكن أن تعيش مياه الحوض إذا حافظت على إمكانات أيونات الهيدروجين الخاصة بها بين 4.5 و 9 ، على الرغم من أن هذه المستويات تعتبر شديدة ، يمكن أن يحافظ حوض السمك على درجة حموضة محايدة بين 6.8 و 7.2.
- يجب أن تحافظ احتمالية وجود أيونات الهيدروجين في مياه المسبح على درجة حموضة تتراوح بين 7.2 و 7.6 ، وفوق هذه القيم ، يفقد الكلور فعاليته وتحت هذه المستويات سيكون الماء حمضيًا جدًا لجسم المستحمين ، مما يتسبب في تهيج الجلد والعينين.
درجة حموضة الحليب
يعتبر الحليب من أكثر الأطعمة اكتمالاً في التغذية للإنسان. نظرا لتنوع تركيبته (البروتينات والكربوهيدرات والدهون والفيتامينات والأملاح المعدنية) ، نظرا لقابلية هضمه العالية وقدرته على الاستخدام من قبل جسم الإنسان ، ونكهته وإمكانيات استخدامه في تحضير المنتجات الغذائية الأخرى كالحليب السائل و منتجات الألبان ، كونها أغذية أساسية لتلبية الاحتياجات البيولوجية للإنسان.
لقياس الحموضة الحقيقية للحليب وتحديد الرقم الهيدروجيني له ، يتم استخدام جهاز قياس محمول HI 98162 ، والذي يتكون من قطب كهربائي لقياس القلوية أو مستوى الحموضة في الحليب.
بشكل عام ، تبلغ إمكانات أيون الهيدروجين للحليب حوالي 6.7 ، عندما تبدأ هذه القيمة في الانخفاض ، تصبح حمضية ويبدأ تحلل هذا المنتج ، مما ينتج عنه بكتيريا تنتج أحماض اللاكتيك ، وتكسر اللاكتوز وخفض درجة الحموضة في الحليب.
درجة حموضة الدم
في البشر ، يعتبر توازن درجة حموضة الدم أمرًا ضروريًا ، ويمكن أن يؤدي الاختلاف في هذه المستويات إلى حدوث غيبوبة وحتى الموت. يجب أن يكون هذا النوع من أيونات الهيدروجين المحتملة قلويًا قليلاً عند مستوى يتراوح بين 7.35 و 7.45 ، لكن الدراسات تظهر أن 90٪ من سكان البلدان المتقدمة يعانون من الحماض.
يرتبط الحماض ارتباطًا مباشرًا بالنظام الغذائي والعادات والتلوث والصحة العاطفية. تغير الحموضة المستويات المثلى للإلكتروليتات في الجسم على المستوى الكيميائي والعنصري ، وتعمل على إلكتروليتات الصوديوم والحديد والبوتاسيوم والكالسيوم ولكل منها وظيفة حيوية وأساسية ومحددة في الجسم.
درجة حموضة اللعاب
و اللعاب هو هيئة مجمع السوائل بنسبة 99٪ والبقية هم من غير العضوية والعضوية الجزيئية، وهذا يأتي من الغدد اللعابية.
يجب أن تتراوح إمكانات أيونات الهيدروجين الطبيعية للعاب بين 5.6 إلى 7 وتتكون من أيونات مثل الصوديوم أو البوتاسيوم أو الكلور والإنزيمات التي تساهم في التدهور الأولي للطعام ، والحماية من الالتهابات البكتيرية ، وظائف الشفاء والتذوق.
درجة حموضة التربة
التربة درجة الحموضة ، ودرجة الحموضة أو القلوية، ويقاس من خلال النطاق المحتمل أيون الهيدروجين، عموما التربة الحفاظ على درجة الحموضة ما بين 4 و 8، على الرغم من هذا معظم المحاصيل تزدهر على الأرض بقيم بين 6 و 7.
في التربة التي يكون فيها احتمال وجود أيونات الهيدروجين أقل من 6.5 ، ينخفض بشكل ملحوظ توافر الفوسفور والموليبدينوم. أولئك الذين لديهم درجة حموضة أعلى من هذا الرقم (يميلون إلى القلوية) يقللون من توافر النحاس والمنغنيز والزنك والحديد.
الخل درجة الحموضة
الخل مادة سائلة تستخدم كتوابل للطعام ، ولكن بصرف النظر عن ذلك ، لها صفات أخرى يمكن استخدامها من أجلها. يتراوح الرقم الهيدروجيني لها بين 2.4 و 3.4. حموضة الخل متطايرة ، ويرجع ذلك إلى وجود حمض الأسيتيك.
درجة حموضة الجلد
من أجل أن تكون أيونات الهيدروجين في الوجه والجسم في أفضل الظروف ، يجب أن تكون بين مستويات 4.7 5755 ، وهذا يعني أن درجة الحموضة في الجلد حمضية قليلاً. يمكن أن يختلف هذا قليلاً حسب مساحة الجسم وجنس الشخص ، كما يتدخلون في مراحل الحياة المختلفة.
جدول الأس الهيدروجيني
يقيس جدول الأس الهيدروجيني درجة حموضة الجسم. تسمى الأشياء غير الحمضية جدًا الأساسية. يحتوي هذا الجدول على قيم تتراوح من صفر (القيمة الأكثر حمضية) إلى 14 (الأكثر أساسية). مثال على ذلك هو الماء النقي الذي له قيمة pH 7. تعتبر هذه القيمة محايدة وليست حمضية ولا قاعدية.
للمطر النظيف العادي قيمة pH بين 5.0 و 5.5 ، وهو مستوى حمضي قليلاً. ومع ذلك ، عندما يتحد المطر مع أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت ، الذي تنتجه محطات الطاقة والسيارات ، يصبح المطر أكثر حمضية. المطر الحمضي النموذجي له قيمة pH 4.0. يعني انخفاض قيم الأس الهيدروجيني من 5.0 إلى 4.0 أن الحموضة أعلى بعشر مرات.
عدادات PH
عدادات جهد أيون الهيدروجين هي أدوات تستخدم لقياس القلوية وحموضة المواد. يتم تمثيل هذه القياسات بمقياس يتدرج من 0 إلى 14.
كيف يتم قياس الأس الهيدروجيني؟
لقياس جهد أيون الهيدروجين لمادة ما ، يمكن إجراؤه بطريقتين ، مقياس الجهد أو قياس الألوان.
و اللونية هو أبسط طريقة، تستخدم المواد المعروفة باسم مؤشرات إمكانات أيونات الهيدروجين الموجودة في عروض مختلفة وذات خصائص محددة لقياس مستويات الحموضة المحددة.
