pH Analizi

pH Analizi Nasıl Yapılır? konusuna geçmeden önce pH’ın ne olduğunu bilmemiz gerekmektedir. pH Nedir? Bir çözeltinin asitlik veya bazlık derecesini tarif eden ölçü birimidir. Açılımı “Power of Hydrogen” (Hidrojenin Gücü)’dir. pH kavramı ilk kez Danimarkalı kimyager Søren Peder Lauritz Sørensen tarafından Carlsberg Laboratuvarı’nda 1909 yılında tanımlanmıştır.

 

pH teriminde p; eksi logaritmanın matematiksel sembolünden ve H ise hidrojenin kimyasal formülünden türetilmişlerdir. pH tanımı, hidrojen konsantrasyonunun kologaritması olarak yani  Hidrojen konsantrasyonunun eksi logaritması olarak verilebilir:

 

pH = colog[H⁺] / pH = -log[H⁺]

 

pH hidrojen iyonun aktivitesi cinsinden bir asit veya bazın derecesini ifade etme yoluyla ihtiyaç duyulan niceliksel bilgiyi sağlar. Bir maddenin pH değeri hidrojen iyonu [H⁺] ile hidroksit iyonunun [OH^–] derişimlerinin oranına direk bağlıdır. 0’dan 14’e kadar olan bir skalada ölçülür. Eğer H⁺ derişimi OH^– derişiminden fazla ise çözelti asidik; yani pH değeri 7 den düşüktür. Eğer OH^– derişimi H⁺ derişiminden fazla ise maddemiz bazik; yani pH değeri 7 den büyüktür. Eğer OH^– ve H⁺ iyonlarından eşit miktarlarda mevcutsa, madde 7 pH değerine sahip olmak üzere nötrdür.

 

Asit ve bazlar her biri serbest hidrojen ve hidroksil iyonlarına sahiptirler. Belli koşullarda ve belli bir çözeltide hidrojen ve hidroksil iyonlarının ilişkileri sabit olduğu için, birini tespit etmek diğerini bilmek ile mümkündür. Bu anlamda, pH, tanımsal açıdan hidrojen iyonu aktivitesinin seçici bir ölçümü olsa da, hem alkalinlik hem de asitliğin bir ölçüsüdür. pH logaritmik bir fonksiyon olması açısından, pH değerindeki 1 birimlik değişim hidrojen iyon derişimindeki 10 katlık değişime karşılık gelir.

 

Suyun pH derecesi, asidik su elektron almaya, bazik su ise vermeye eğilimlidir. Bir akvaryumda pH değerini etkileyen en önemli madde karbondioksittir (CO₂). Suda ne kadar çok karbondioksit varsa pH da o kadar düşer. Balıklar, solungaçlarıyla sudaki oksijeni alır, suya karbondioksit verirler. Gündüzleri bitkiler fotosentez sırasında karbondioksit alır oksijen verirler. Bu yüzden de bitkili akvaryumlarda pH derecesi, sabah ışık ilk açıldığında en düşük noktasındayken akşam ışığın kapanmasına yakın en yüksek noktasına ulaşır.

 

Toprağın pH derecesi; toprağın kireçli mi yoksa asitli mi olduğunun bir göstergesidir. Olması gereken sınırları 6,5 ila 7,5 arasıdır. Türkiye topraklarının çoğunluğu kireçli olduğundan, pH değerleri genelde yüksektir. Bu bakımdan genelde ülkemizin tarım topraklarında daha çok pH değerinin nasıl düşürüleceği yani pH düşürme teknikleri üzerinde durulur (Doğu Karadeniz yöresi toprakları hariç). Çok gübre kullanmaya bağlı olarak pH yükselir. Toprak pH’sının normal olmadığı durumlarda toprakta bulunan veya toprağa verilen besin maddelerinin alımı zorlaşır. Yüksek pH, ortamda fazla kalsiyum görülürken demir, manganez ve bor eksikliği görülür. Bunun sonucunda bitkilerde sararmalar ve verim kaybı olur. Eğer bu madde eksiklikleri topraktaki kireç fazlalığından kaynaklanıyorsa bunların takviyesi topraktaki eksiklikleri gidermez. Çünkü bu maddeler ne kadar da ilave edilirse edilsin topraktaki fazla kireç bunları tutacağından kökler tarafından alımını engelleyecektir. Yüksek pH’ı düşürmenin en etkili yolu kükürttür. Kükürt sülfürik asit kökenli olduğundan dolayı toprak pH’sı için faydalı bir üründür. Tarım yapabilmek için pH’ın mutlaka olması gereken sınırlara çekilmesi gerekir. Bunun ilacı ve kimyasal maddelerle çözümü yoktur. Ancak organik maddenin artırılmasıyla pH normal seviyeye çekilebilir. pH’ı Etkileyen Faktörler;

• Isı ve ışık pH’yı değiştirir.
• Kuvvetli ışık ve soğuk su pH’ı artırır.
• Düşük ışık ve sıcak pH’ı düşürür.

Elektrometrik pH ölçümünün temel prensibi, hidrojen iyonlarının cam elektrot ve referans elektrodu yardımıyla potansiyometrik olarak ölçülmesine dayanır.

 

pH ölçümünün standart tekniği hidrojen elektrodu metodudur. Ancak, cam elektrodun girişimlerden daha az etkilenmesi ve hidrojen elektrodunun yaygın kullanım için elverişli olmaması gibi nedenlerle ölçüm çoğunlukla kalomel referans elektroduna karşılık cam elektrotla yapılmaktadır.

 

pH analizi süspansiyonlarda, kolloidler ve iyon şiddeti yüksek sularda hassas olarak yapılamamaktadır. İdeal koşullarda hidrojen iyonu aktivitesindeki 10 katlık bir değişme emf değerini 25 °C’de 51.16 mv değiştirmektedir. Sıcaklığın pH analizi üzerine olan etkisi nedeniyle ölçüm sırasında sıcaklık ayarı yapılması gerekmektedir.

 

pH Tayini İçin Gerekli Araç ve Gereçler

• – Elektronik pH metre
• Cam elektrot
• Referans elektrot: kalomel, gümüş, gümüşklorür ya da başka sabit potansiyelli elektrot kullanılabilir.
• Manyetik karıştırıcı

pH Analizi İçin Standart Çözeltiler

Genel hazırlık: Elektrot sisteminin, pH’ının belli standart tampon çözeltiler yardımıyla kalibre edilmesi gereklidir. Tampon çözeltilerin zamanla bozulabileceği düşünülürse, kalibrasyon yapılacağı zaman çözeltinin yeni hazırlanarak ölçüm yapılması gerekir. Aşağıdaki tabloda standart pH çözeltilerinin hazırlanmasına ilişkin bilgiler verilmiştir.

 

Standart çözelti (Molalite)	25 °C’de pH	25°C’de 1000 ml çözelti için gerekli madde miktarı
Potasyum hidrojen tartarat (25 °C’de doygun)	3.557	6.4 g KHC4+H4O6
0.05 potasyum dihidrojen sitrat	3.776	11.41 g KH2C6H5O7
0.05 potasyum hidrojen ftalat	4.008	10.12 g KHC8H404
0.025 potasyum dihidrojen fosfat+0.025 disodyum hidrojen fosfat	6.865	3.388 g KH2PO4+3.533 g Na2HPO4
0.025 sodyum bikarbonat+0.025 sodyum karbonat	10.012	2.092 g NaHCO3+2.64 g Na2CO3

 

Standart çözeltilerin hazırlanması sırasında kullanılan destile suyu iletkenliğinin 25 °C’de 2 mikrosiemens’den küçük ve pH değerinin 5.6-6.0 arasında olması gerekir.

 

pH Deneyinin Yapılışı

pH analizi yapılmadığı zamanlarda elektrotların ucu çözelti içerisinde tutulmalıdır. Kullanmadan önce elektrotlar destile su ile yıkanır, yumuşak bir kağıt parçası ile silinir. pH metre tampon çözeltiler yardımı ile standardize edilir. Homojenliği sağlamak için çözeltiyi sürekli olarak karıştırmak gerekir. Numunenin pH’ı ölçülmeden önce sıcaklık değeri okunarak pH metrede sıcaklık ayarı yapılır; daha sonra pH değeri okunur. Bir sonraki ölçmeden önce elektrotların tekrar yıkanması gerekir, pH ölçümleri uzun aralıklarla yapılacaksa, elektrodun her seferinde yeniden standardizasyonu gerekir.