چه کسی ph متر را اختراع کرد

چه کسی PH متر را اختراع کرد؟

برای بسیاری از ما، PH متر یک دستگاه نسبتاً پیش پا افتاده است، با این حال نقش مهمی در بسیاری از کاربردهای علمی و صنعتی ایفا می کند. از تست کیفیت آب گرفته تا تجزیه و تحلیل اسیدیته خاک، این ابزار به طور گسترده در زمینه های مختلف استفاده می شود. اما چه کسی PH متر را اختراع کرد؟ چگونه به وجود آمد و چه تأثیری بر تحقیقات علمی داشت؟

در این مقاله، تاریخچه PH متر، از منشأ آن تا کاربردهای امروزی آن را بررسی خواهیم کرد. ما به زندگی و کار مخترع آن و چالش‌هایی که او در توسعه این ابزار پیشگامانه با آن روبه‌رو بود، خواهیم پرداخت. ما همچنین اصول اساسی اندازه گیری pH و انواع مختلف pH مترهای موجود امروزی را بررسی خواهیم کرد.

1. تولد اندازه گیری pH

 

مفهوم pH (مخفف عبارت «پتانسیل هیدروژن») اولین بار توسط شیمیدان دانمارکی Sren Srensen در سال 1909 معرفی شد. Srensen pH را به عنوان لگاریتم منفی غلظت یون هیدروژن در یک محلول تعریف کرد، مقیاسی که از 0 تا 14 متغیر است. pH 7 خنثی در نظر گرفته می شود، در حالی که مقادیر زیر 7 اسیدی و مقادیر بالای 7 قلیایی هستند.

 

قبل از ظهور اندازه‌گیری pH، شیمیدان‌ها با چشیدن محلول یا استفاده از کاغذ تورنسل، اسیدیته و قلیائیت را تعیین می‌کردند که روشی خام و غیرقابل اعتماد بود. آنها همچنین از تیتراسیون استفاده کردند، تکنیکی که شامل افزودن یک معرف با غلظت شناخته شده به نمونه تا زمانی که واکنش مورد نظر رخ دهد، می باشد. با این حال، تیتراسیون به زمان و منابع زیادی نیاز داشت و نمی‌توانست بین اسیدها یا بازهای مختلف تمایز قائل شود.

 

نیاز به یک روش دقیق تر و کارآمدتر برای اندازه گیری pH باعث توسعه PH متر شد.

2. مخترع pH متر

 

PH متر توسط آرنولد او. بکمن، شیمیدان آمریکایی متولد 1900 اختراع شد. بکمن دکترای خود را دریافت کرد. از موسسه فناوری کالیفرنیا در سال 1928، جایی که او تحت هدایت شیمیدان فیزیک مشهور گیلبرت لوئیس کار کرد.

 

بکمن در طول زندگی حرفه ای خود به ابداع ابزارهایی برای اندازه گیری خواص فیزیکی و شیمیایی با دقت و دقت بیشتر علاقه مند بود. او قبلا اسپکتروفتومتر کوارتز بکمن را اختراع کرده بود، دستگاهی که به محققان اجازه می داد خواص نور عبوری از یک نمونه را تجزیه و تحلیل کنند که یک پیشرفت بزرگ در تحقیقات نوری بود.

 

در اوایل دهه 1930، بکمن توجه خود را به مسئله اندازه گیری pH معطوف کرد. او تشخیص داد که اصل اندازه‌گیری ولتاژ تولید شده بین دو الکترود غوطه‌ور در یک محلول را می‌توان برای تشخیص pH به کار برد، زیرا غلظت یون‌های هیدروژن بر پتانسیل الکتریکی محلول تأثیر می‌گذارد.

 

3. چالش در توسعه PH متر

 

بکمن در توسعه PH متر با چالش های متعددی روبرو شد. در ابتدا، او نیاز به یافتن یک ماده الکترودی داشت که در مقابل اثرات خورنده محلول مقاومت کند و در عین حال به طور انتخابی با یون های هیدروژن واکنش نشان دهد. او پس از آزمایش با فلزات و آلیاژهای مختلف، به دلیل پایداری شیمیایی و خاصیت عایق بودن، روی شیشه به عنوان ماده ایده آل مستقر شد.

 

ثانیاً، او باید سیستمی برای اندازه گیری ولتاژهای کوچک تولید شده توسط الکترودها طراحی می کرد که نیاز به تقویت بسیار حساس و دقیق داشت. او با استفاده از یک تقویت کننده لوله خلاء که سیگنال را تا حد زیادی تقویت می کرد و اندازه گیری دقیق pH را فعال می کرد، به این امر دست یافت.

 

در نهایت، او مجبور شد PH متر را به طور دقیق کالیبره کند، که شامل تعیین رابطه بین ولتاژ اندازه گیری شده و مقادیر pH شناخته شده محلول های استاندارد بود. بکمن مجموعه‌ای از محلول‌های بافر استاندارد را توسعه داد که محققان را قادر می‌سازد PH متر خود را با درجه بالایی از دقت کالیبره کنند.

 

4. کاربردهای pH متر

 

پی اچ متر انقلابی در زمینه شیمی تجزیه ایجاد کرد و محققان را قادر ساخت تا pH را با دقت و سرعت بی نظیری اندازه گیری کنند. کاربردهای متعددی در زمینه های مختلف از نظارت بر محیط زیست گرفته تا تحقیقات زیست پزشکی دارد.

 

در پایش محیطی، اندازه‌گیری pH برای ارزیابی سلامت اکوسیستم‌های آبی بسیار مهم است، زیرا pH غیرطبیعی می‌تواند اثرات مضری بر زندگی آبزیان داشته باشد. همچنین برای نظارت بر اسیدیته خاک استفاده می شود که بر رشد محصول و در دسترس بودن مواد مغذی تأثیر می گذارد.

 

در تحقیقات زیست پزشکی، اندازه گیری pH برای مطالعه خواص مایعات و بافت های بیولوژیکی و همچنین برای توسعه و آزمایش دارو ضروری است. همچنین در محیط‌های بالینی برای نظارت بر اسیدیته خون استفاده می‌شود که می‌تواند شرایط پزشکی خاصی را نشان دهد.

 

5. انواع PH متر

 

انواع مختلفی از PH متر در دسترس است، از دستگاه های دستی ساده گرفته تا ابزارهای پیشرفته آزمایشگاهی.

 

PH سنج های دستی قابل حمل و استفاده آسان هستند و آنها را برای کاربردهای میدانی ایده آل می کند. آنها معمولا یک الکترود دارند و مقدار pH را به صورت دیجیتالی نمایش می دهند.

 

PH مترهای رومیزی دقیق تر و همه کاره تر هستند و می توانند چندین الکترود را برای انواع مختلف نمونه ها در خود جای دهند. آنها همچنین دارای ویژگی های پیشرفته تری مانند جبران دما و ثبت داده ها هستند.

 

در نهایت، PH مترهای تخصصی برای کاربردهای خاص مانند pH متر برای شراب یا فرآوری مواد غذایی وجود دارد که نیاز به مواد الکترود منحصر به فرد و استانداردهای کالیبراسیون دارد.

 

نتیجه گیری

 

در پایان، اختراع pH متر توسط آرنولد او. بکمن نقطه عطف مهمی در تاریخ شیمی تجزیه بود. این روش روش اندازه‌گیری pH را تغییر داد و محققان را قادر ساخت تا داده‌های دقیق و قابل اعتمادی را در کسری از زمانی که قبلاً طول می‌کشید به دست آورند. امروزه PH متر با کاربردهای بی‌شماری در زمینه‌های مختلف، ابزاری ضروری در تحقیقات علمی و صنعتی است.