博士忠祺彼 – アメリカ合衆国農務省のソース: 研究室
酸と塩基は、プロトン (H+) と水酸化物イオン (オハイオ州–) をそれぞれ寄付することができる物質です。彼らは化学物質を記述する 2 つの極端が。酸と塩基を混合することができますアウトをキャンセルしたり、極端な効果を中和します。酸性でも基本的な物質は、中立です。ほとんどのソリューションのためのプロトンの濃度 ([H+]) の値が不便な小さなと比較することは困難より実用的な量、pH、導入されています。pH はもともと陽子のモル濃度の逆数の常用対数として定義された、水素イオン活量の逆数の常用対数に更新されましたが、
。前の定義は、今、時折 p [H] として表されます。P [H] と pH の違いは非常に小さいです。それはずっとその pH を記載 = p [H] + 0.04。それは測定の両方のタイプの ‘pH’ という用語を使用するの一般的です。
PH は 0 から 14 の範囲でスケール通常。強い酸の 1 M 溶液の pH = 0 と強力なベース、pH の 1 M 溶液 = 14。したがって、その範囲外の値が完全に可能、測定された pH 値は範囲 0 に 14 に大抵あるでしょう。純粋な水は pH が中性 = 7。PH は 7 未満は酸性と pH が 7 以上が基本。PH のスケールは対数、pH は無次元量であります。7 以下各全体の pH 値は、10 x より次の整数よりも酸性です。たとえば、4 の pH は 10 x より 5 から 6 の pH よりもより酸性 (10 x 10) x 100 の pH よりも酸性です。7 より基本的な x 10 は、それぞれの上記の pH 値の true (またはアルカリ) を保持する同じ次の下限の全体値より。たとえば、10 の pH は 9 の pH よりもより基本的な x 10 です。
溶液の pH 正確かつ容易に決定される電気化学的測定 (プロトン) の pH を pH メーターと呼ばれるデバイスを-(通常ガラス) 電極と参照電極 (通常塩化銀や塩化第一水銀)。理想的には、陽子の電極電位、 Eとして書き込むことができます。
Eが測定可能性は、 E0は標準電極電位、H += 1 mol/L、 Rは気体定数、 Tはケルビンの温度、 Fはファラデー定数。
PH 電極は、電位 (E)、溶液の pH に比例した開発ソリューションと接触して特別に調合、pH に敏感なガラスを使用しています。参照電極は、いかなる温度でも一定の可能性を維持するために設計され、pH 測定ソリューション内の回路を完了する機能します。PH 電極の潜在的な既知の参照を提供します。PH および参照電極の電位の違いは、pH に比例してミリボルト (mV) 信号を提供します。実習では、複合ガラス電極は組み込みの参照電極です。知られている水素イオン活量の緩衝溶液に対してそれを校正します。ほとんどの pH センサー、(理論的に理想的な) 勾配または-59.16 の感度に 7.0 の ph 0 mV の信号を生成する設計されています mV/pH 25 ° C で2 つ以上の緩衝液は、「坂」が理想的なからわずかに異なる場合がありますという事実を収容するために使用されます。商業標準緩衝液は、通常、25 ° C および他の温度に適用される補正係数で pH 値の情報と来る。
1. pH 校正
2. pH 測定
PH メーターは、酸性または塩基性の水溶液を決定する電気装置、最も一般的パラメーターを監視します。
PH メーターを使用するには、pH 電極をまず測定対象範囲知られている pH 値の標準緩衝液で校正します。PH 測定をするためには、着実な読書に到達するまで、電極は試料溶液に浸漬します。電極は各サンプルの後洗浄し、すべての測定が完了したら、記憶域ソリューションに格納されています。
このビデオは、pH メーターのキャリブレーションし pH 測定を得ると同様、壊れやすい電極の処理に関するいくつかのヒントを提供する方法を実演します。
水に酸またはベースを配置すると、加水分解反応が起こります。ヒドロニウム イオンまたは反応で得られた水酸化物イオンの量は、酸性または塩基性のソリューションを決定します。この重要なプロパティは、一般的は水素イオン、プロトンとして頻繁に短くされるヒドロニウム イオンの濃度により評価されます。ほとんどのソリューションのモル/リットルで表される水素イオン濃度が非常に小さいのでより実用的な量、pH、導入されています。
pH は、水素イオンのモル濃度の負の対数として定義されます。14 0 から pH のスケールの範囲。純粋な水は 7; の pH は中性pH は 7 未満は酸性、pH が 7 以上の場合、基本的です。PH のスケールは対数なので pH の単位減少には酸味の十倍と等しくなります。
だから pH メーターの測定 pH はいかにか。PH 計の重要なコンポーネントは、水素イオン感応電極です。この電極の内溶液には、知られている水素イオン濃度が含まれています。電極は pH が未知の溶液に浸漬し、電気潜在性はテスト溶液中の水素イオン濃度の関数として開発しています。開発ポテンシャルを測定して pH 値に変換できるように、多くの場合 1 つのボディに結合参照電極と共にこの水素イオン感応電極は pH メーターに接続されます。
PH メーターの背後にある理論を理解すると、今、農業の設定での使用を見てみましょう。
PH 測定前に pH メーターを校正します。非常に正確なデータが必要な場合、開始時各日のまたは各測定する前に校正する必要があります。
サンプルの ph の範囲のバッファーを選択します。このデモでは、ph 値が 4、7、および 10 の 3 つのバッファーを pH メーターを校正します。バッファーは、新鮮な未使用、および期限が切れていないことを確認します。
まず、電源ボタンを押すことによって pH メーターに有効します。
次に、ユニットに pH プローブと自動温度補償または ATC プローブを接続します。液晶ディスプレイでは、測定モードは”pH”を確認します。ない場合は、「モード」ボタンを押して”pH”が表示されます。
記憶域バッファーから、pH 電極を取り外します。電極電球を実験中の任意の時点で乾燥しないように注意してください。蒸留水、pH 7 標準バッファーの順で電極をすすいでください。
次に、バッファーの pH 電極を浸します。最良の結果のための磁気バーを使用してバッファーをかき混ぜます。壊れやすい電極を破損しないよう、必ず電極と撹拌棒の間の距離を維持します。
キャリブレーション機能を選択する「CAL(ibration)/MEAS(urement)」ボタンをを押します。7.00 バッファー pH 値を設定します。読み込みが安定しているときは、”ENTER”を押します。主な読書は簡単に点滅します。セカンダリ ディスプレイの残りのバッファーが表示されます。電極は、次の標準的なバッファーを校正する準備が整いました。
前に、まず蒸留水、そして pH 4 標準的なバッファーとして pH 電極をすすいでください。次に、バッファーの電極を配置します。読み込みが安定しているときは、”ENTER”を押します。主な読書点滅簡潔に、残りのバッファーはセカンダリ ディスプレイに表示される前に % の効率、または勾配の表示が続きます。
最後に、pH 10 標準的なバッファーとリンスとキャリブレーションの手順を繰り返します。PH 10.01 べき着実な読書であります。”Enter”を押すし、3 点校正が行われ、メーターが自動的に測定モードに戻ります。
デバイスは、ジャガイモ畑から土壌サンプルをテストするために使用する準備ができました。
徹底的に蒸留水 pH 電極の洗浄によって pH 測定を開始します。優しく余分な水分を削除する組織を洗浄室に電極をしみ。それは静電気の蓄積を引き起こす可能性がある電球を摩擦しないように注意してください。汚染を防ぐために各サンプル間リンス ステップを実行必要があります。
次に、攪拌しながらサンプルに pH 電極を浸し。攪拌速度は校正時と同じをする必要があります。60 未満を取る必要がありますが、安定して読むのために待つ秒ほとんどのサンプルでは、pH 値を記録します。必要な場合は、読書表示を固定する「ホールド」ボタンを押します。ライブ読書を再開するには、もう一度を押します。PH 値は、ボタンの「ミ」(またはメモリ挿入) を押すことでメモリに格納できます。StO、またはメモリの場所値が簡単に表示されます。
残りのすべてのサンプルに対する、前述示されているリンスと測定の手順を繰り返します。すべての測定が完了すると、ストレージ ソリューションでそれを配置する前に徹底的に電極をすすいでください。
この実験では農業分野から複数の土壌サンプルの pH を測定しました。pH には、作物生育, 養分可用性、毒性、および病気の制御を含む多数の効果があります。さまざまな作物は、最適な成長の pH 範囲を持っています。PH を制御することによって収量を増加させながら病を最小限にできます。
土壌は地下水灌漑の有無別のトリミング回転慣行の下で 5 つのジャガイモ畑から採取。地下水かんがいは一貫してすべての 5 つのフィールドの土壌 pH を増加しました。これらのデータは、ジャガイモ畑に石灰の推薦を提供するために不可欠です。
科学の多くの分野では、pH 測定や研究の監視を必要とします。
たとえば、バイオマスをより効率的に使用して植物細胞壁の構造を理解するには、一連の反応を行った木の biomimics を合成する植物細胞壁の構造をよりよく理解することができますように。
最初のステップでは、クラフト パルプ繊維は nanofibrillated セルロースの生成に使用されました。セルロース上のグループを酸化した水酸基と反応混合物の pH が減少しました。
PH は継続的に監視し、水酸化ナトリウムを追加することで調整。アクセス可能なすべての水酸基が酸化すると、pH が変化しなく、反応が完了しました。
この環境研究では、水の流出は、都市景観のシミュレーション施設で解析しました。流出は、地元の川や湖沼の富栄養化に貢献することができる場所に栄養素および沈殿物を運ぶ可能性を秘めてください。
複数プロットの施設が建設されたと流出水が収集されました。その他の成分と一緒に、流出サンプルの pH の定量化を行った。
生命科学研究における pH、また大きな関心の生きている有機体で厳しく規制されています。この例では、蛍光 pH センサーが開発されました。
調整するこれらのセンサーの in vitro、pH 滴定行ったキュベット、センサー溶液の pH は、微小電極を用いて測定した、各 pH における発光スペクトルが得られました。このように、蛍光強度は、較正曲線を生成するために pH に対してプロット可能性があります。
これらのセンサーは、細胞内の pH を測定する使用してしました。
ゼウスの pH メーターを使用して入門を見てきただけ。今、何 pH は、メーターのしくみと 1 つを使用して pH を測定する方法を理解する必要があります。
見てくれてありがとう!
図 1は、栽培管理、地下水灌漑によって影響を受ける農業の土壌の pH を示します。これら土壌採取した地下水灌漑の有無別のトリミング回転慣行の下で 5 のジャガイモ畑から。PH が低いは、灌漑シリーズ フィールド 4 土壌天水と地下水の両方で観察されます。地下水かんがいは一貫してすべての 5 分野で土壌 pH を増加しました。PH 情報最適な成長を促進するために適切にジャガイモ畑を石灰の推薦のために不可欠です。
図 1。水中洗浄の有無別のトリミング管理慣行の下でジャガイモ畑の土壌の pH。
pH は水溶液の最も一般的測定化学パラメーターの 1 つです。地方自治体および産業用アプリケーション、化学生産、農業研究および生産のための水・排水処理における重要なパラメーターです。また、環境モニタリング、化学と生命科学の研究、生化学・薬学の研究、エレクトロニクス生産および多くのアプリケーションで重要です。図 2には、いくつかの共通の物質の pH 値が一覧表示されます。
純粋な水は、7.00 の pH は中性です。化学物質は、水と混合されて、酸性又は塩基性混合物になります。酢、レモン ジュースは、洗濯用洗剤とアンモニア、基本的な酸性物質です。非常に基本的なまたは非常に酸性化学物質は、「守り」と見なされますこれらの化学物質は、厳しい焼跡をもたらすことができます。自動車のバッテリーの酸は反応性酸性化学物質です。自動車のバッテリーには、酸性雨の酸が発見した 1 つのより強力なフォームが含まれています。家庭用ドレイン クリーナーには、苛性アルカリ溶液、反応も非常にアルカリ性の薬品が含まれています。
生存システムの臓器、体液、異なる細胞コンパートメントの pH が酸塩基の恒常性と呼ばれるプロセスで通常堅く調整されます。血液の pH は通常少し基本的な pH 7.365 の値を持つです。この値は、生物学と医学における生理学的 pH として呼ばれます。プラークは、脱灰して虫歯につながる地域の酸性の環境を作成できます。酵素および他の蛋白質最適 pH 範囲を持っているとなる不活化したり、この範囲外変性します。
図 2。PH のスケールといくつかの共通項目の pH 値。
The pH meter is an electrical device that determines the acidity or basicity of aqueous solutions, one of the most commonly monitored parameters.
To use a pH meter, the pH electrode is first calibrated with standard buffer solutions with known pH values that span the range being measured. To make a pH measurement, the electrode is immersed into the sample solution until a steady reading is reached. The electrode is then rinsed after each sample and stored in a storage solution after all the measurements have been completed.
This video will demonstrate how to calibrate a pH meter and obtain pH measurements, as well as offer a few tips on handling the fragile electrode.
When an acid or a base is placed in water, hydrolysis reactions can occur. The amount of the hydronium ions or the hydroxide ions yielded in the reaction determines the acidity or basicity of the solution. This important property is commonly evaluated by the concentration of the hydronium ion, which is often shortened as hydrogen ion or proton. For most solutions, the hydrogen ion concentration, expressed in moles per liter, is very small, so a more practical quantity, pH, has been introduced.
pH is defined as the negative logarithm of the molar concentration of the hydrogen ion. The pH scale ranges from 0 to 14. Pure water is neutral with a pH of 7; pH less than 7 is acidic, and pH greater than 7 is basic. Since the pH scale is logarithmic, a unit decrease in pH equals a ten-fold increase in acidity.
So how does the pH meter measure pH? A key component of a pH meter is a hydrogen ion-sensitive electrode. The solution inside this electrode contains a known concentration of hydrogen ions. When the electrode is immersed in a solution of unknown pH, an electric potential develops as a function of the hydrogen ion concentration in the test solution. This hydrogen ion-sensitive electrode, along with a reference electrode with which it is often combined into one body, is connected to the pH meter, so that the developed potential can be measured and converted to the pH value.
Now that you understand the theory behind a pH meter, let’s look at its use in an agricultural setting.
Before pH measurements, the pH meter is calibrated. Calibration should be performed at the beginning of each day or before each measurement if extremely precise data are required.
Choose buffers that span the range of pH values of the samples. In this demonstration, the pH meter is calibrated with three buffers with pH 4, 7, and 10. Make sure the buffers are fresh, unused, and unexpired.
To begin, turn on the pH meter by pressing the power button.
Next, plug the pH probe and automatic temperature compensation, or ATC probe, into the unit. On the LCD display, make sure the measurement mode is “pH”. If not, press the “MODE” button until “pH” appears.
Then, remove the pH electrode from the storage buffer. Be careful not to allow the electrode bulb to dry out at any point during the experiment. Rinse the electrode with distilled water, followed by the pH 7 standard buffer.
Next, immerse the pH electrode into the buffer. Stir the buffer with a magnetic bar for best results. To avoid breaking the fragile electrode, be sure to keep a distance between the electrode and the stirring bar.
Press the “CAL(ibration) / MEAS(urement)” button to select the calibration function. Set the buffer pH value to 7.00. When the reading is stable, press “ENTER”. The primary reading flashes briefly; then the secondary display shows the remaining buffers. The electrode is now ready to be calibrated with the next standard buffer.
Rinse the pH electrode as before, first with distilled water, then the pH 4 standard buffer. Then, place the electrode in the buffer. When the reading is stable, press “ENTER”. The primary reading flashes briefly, followed by a display of the percent efficiency, or slope, before the remaining buffers are shown on the secondary display.
Finally, repeat the rinse and calibration steps with the pH 10 standard buffer. The steady reading should be pH 10.01. Once “Enter” is pressed, the 3-point calibration is done, and the meter will automatically return to measurement mode.
The device is now ready to be used to test soil samples from a potato field.
Start pH measurements by thoroughly rinsing the pH electrode with distilled water. Gently blot the electrode on a laboratory cleaning tissue to remove excess water. Be careful not to rub the bulb as it can cause a static charge buildup. The rinse step should be performed between each sample to prevent contamination.
Next, dip the pH electrode into a sample with stirring. The stirring speed should be the same as during calibration. Wait for the reading to become stable, which should take less than 60 s for most samples, then record the pH value. If needed, press the “HOLD” button to freeze the reading display. Press again to resume live reading. The pH value can be stored into memory by pressing the “MI” (or memory insert) button. The stored memory location value, or StO, will be briefly displayed.
Repeat the rinse and measurement steps as previously shown for all the remaining samples. Once all the measurements are completed, thoroughly rinse the electrode before placing it in storage solution.
In this experiment, the pH of multiple soil samples from agricultural fields was measured. pH has numerous effects on crop growth, including nutrient availability, toxicity, and disease control. Different crops have pH ranges of optimal growth. By controlling the pH, disease can be minimized while increasing yield.
The soil samples were collected from five potato fields under different cropping rotation practices with or without groundwater irrigation. Groundwater irrigation consistently increased soil pH in all five fields. These data are essential for providing liming recommendation for the potato fields.
Many fields of science require pH measurements or monitoring in their research.
For example, to use biomass more efficiently and better understand plant cell wall architecture, a series of reactions was carried out to synthesize biomimics of wood, so that plant cell wall architecture can be better understood.
In the first step, kraft pulp fiber was used to generate nanofibrillated cellulose. The pH of the reaction mixture decreased as the hydroxyl groups on the cellulose were oxidized.
The pH was continuously monitored and adjusted by adding sodium hydroxide. Once all the accessible hydroxyl groups were oxidized, the pH would no longer change and the reaction was complete.
In this environmental study, water runoff was analyzed in a facility simulating urban landscapes. Runoff has the potential to carry nutrients and sediments into local streams and lakes where they may contribute to eutrophication.
A facility with multiple field plots was constructed, and runoff water was collected. The pH of the runoff samples, along with other chemical constituents, was quantified.
In life science research, pH is also of great interest as it is strictly regulated in living organisms. In this example, fluorescent pH sensors were developed.
To calibrate these sensors in vitro, a pH titration was performed in a cuvette, where the pH of the sensor solution was measured with a microelectrode, and the emission spectra at each pH were obtained. This way, the fluorescence intensity could be plotted against the pH to generate a calibration curve.
These sensors were then used to measure pH in living cells.
You’ve just watched JoVE’s introduction to using a pH meter. You should now understand what pH is, how the meter works, and how to use one to measure pH.
Thanks for watching!
Related Videos
General Chemistry
652.5K 閲覧数
General Chemistry
272.5K 閲覧数
General Chemistry
554.0K 閲覧数
General Chemistry
382.9K 閲覧数
General Chemistry
178.8K 閲覧数
General Chemistry
140.9K 閲覧数
General Chemistry
343.9K 閲覧数
General Chemistry
422.8K 閲覧数
General Chemistry
77.7K 閲覧数
General Chemistry
158.1K 閲覧数
General Chemistry
263.6K 閲覧数
General Chemistry
160.0K 閲覧数
General Chemistry
195.5K 閲覧数
General Chemistry
44.3K 閲覧数
General Chemistry
91.1K 閲覧数