PH දර්ශකය

pH දර්ශකයක්යනු ද්‍රාවණයකට කුඩා ප්‍රමාණවලින් එකතු කරන හලෝක්‍රොමික්රසායනික සංයෝගයකි, එබැවින් ද්‍රාවණයේ pH ( ආම්ලිකතාව ය හෝ මූලිකත්වය ) අවශෝෂණ සහ/හෝ විමෝචන ගුණාංගවල වෙනස් වීම් මගින් දෘශ්‍ය හෝ වර්ණාවලීක්ෂව තීරණය කළ හැක. එබැවින්, pH දර්ශකය යනුArrhenius ආකෘතියේහයිඩ්‍රෝනියම් අයන (H3O) හෝ හයිඩ්රජන් අයන (H) සඳහා රසායනික අනාවරණයකි. සාමාන්‍යයෙන්, දර්ශකය pH අගය අනුව විසඳුමේවර්ණයවෙනස් කිරීමට හේතු වේ. දර්ශක වෙනත් භෞතික ගුණාංගවල වෙනසක් ද පෙන්විය හැක; උදාහරණයක් ලෙස, ආඝ්රාණ දර්ශක ඔවුන්ගේ සුවඳෙහි වෙනසක් පෙන්නුම් කරයි. උදා සීන ද්‍රාවණයක pH අගය 25°C දී 7.0 වේ ( සම්මත රසායනාගාර තත්ව ). 7.0 ට අඩු pH අගයක් සහිත විසඳුම් ආම්ලික ලෙස සලකනු ලබන අතර 7.0 ට වැඩි pH අගය සහිත විසඳුම් මූලික වේ. බොහෝ ස්වාභාවික ඇතිකාබනික සංයෝගකාබොක්සිලික් අම්ලසහ ඇමයින් වැනි දුර්වල ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් වන බැවින් pH දර්ශකජීව විද්‍යාවේසහවිශ්ලේෂණ රසායන විද්‍යාවේබොහෝ යෙදුම් සොයා ගනී. එපමණක් නොව, pH දර්ශක රසායනික විශ්ලේෂණයේ දී භාවිතා කරන ප්‍රධාන දර්ශක සංයෝග තුනෙන් එකකි. ලෝභ කැටායනවල ප්‍රමාණාත්මක විශ්ලේෂණය සඳහා, සංකීර්ණමිතික දර්ශක භාවිතය වඩාත් ප්‍රිය කරයි,තුන් වන සංයෝග පන්තිය, රෙඩොක්ස් දර්ශක,රෙඩොක්ස්ටයිටරේෂන් (රසායනික රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියා එකක් හෝ වැඩි ගණනක් ඇතුළත් රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියා වල පදනම ලෙස භාවිතා කරයි. විශ්ලේෂණය).
ඔවුන් තුළ ම, pH දර්ශක සාමාන්‍යයෙන් දුර්වල අම්ල හෝ දුර්වල භෂ්ම වේ. ජලීය ද්‍රාවණවල ආම්ලික pH දර්ශකවල සාමාන්‍ය ප්‍රතික්‍රියා යෝජනා ක්‍රමය මෙසේ සකස් කළ හැක:
එහි දී, "HInd" යනු ආම්ලික ස්වරූපය සහ "Ind" දර්ශකයේ සංයුජ පාදය සඳහා වේ. ජලීය ද්‍රාවණවල මූලික pH දර්ශක සඳහා ප්‍රතිවිරුද්ධ ව:
මෙහි "IndOH" යන්නෙන් මූලික ස්වරූපය සහ "Ind" යනු දර්ශකයේ සංයුජ අම්ලය වේ.
ආම්ලික/මූලික දර්ශකයේ සාන්ද්‍රණයට සංයුජ අම්ල/පාදයේ සාන්ද්‍රණයේ අනුපාතය ද්‍රාවණයේ pH (හෝ pOH) තීරණය කරන අතර වර්ණය pH අගයට (හෝ pOH) සම්බන්ධ කරයි. දුර්වල විද්‍යුත් විච්ඡේදන pH දර්ශක සඳහා, Henderson-Hasselbalch සමීකරණය මෙසේ ලිවිය හැකිය:
ආම්ලිකතා නියතයෙන් සහ මූලිකතා නියතයෙන් ව්‍යුත්පන්න වූ සමීකරණවල සඳහන් වන්නේ pH අගය දර්ශකයේ pKaහෝ pKbඅගයට සමාන වන විට විශේෂ දෙක ම 1:1 අනුපාතයකින් පවතින බවයි. pH අගය pKaහෝ pKbඅගයට වඩා වැඩි නම්, සංයුජ පාදයේ සාන්ද්‍රණය අම්ලයේ සාන්ද්‍රණයට වඩා වැඩි වන අතර සංයුජ පාදය හා සම්බන්ධ වර්ණය ආධිපත්‍යය දරයි. pH අගය pKaහෝ pKbඅගයට වඩා අඩු නම්, ප්‍රතිලෝම ය සත්‍ය වේ.
සාමාන්‍යයෙන්, pKaහෝ pKbඅගයේ දී වර්ණ වෙනස් වීම ක්ෂණිකව සිදු නොවේ, නමුත් වර්ණ මිශ්‍රණයක් පවතින ස්ථානයේ pH පරාසයක් පවතී. මෙම pH අගය දර්ශක අතර වෙනස් වේ, නමුත් රීතියක් ලෙස, එය pKaහෝ pKbඅගය ප්ලස් හෝ ඍණ එක අතර වැටේ. මෙය උපකල්පනය කරන්නේ අවම වශයෙන් අනෙකුත් විශේෂවලින් 10% ක් පවතින තාක් කල් විසඳුම් ඒවායේ වර්ණය රඳවා තබා ගන්නා බවයි. උදාහරණයක් ලෙස, සංයුජ පාදයේ සාන්ද්‍රණය අම්ලයේ සාන්ද්‍රණයට වඩා 10 ගුණයකින් වැඩි නම්, ඒවායේ අනුපාතය 10:1 වන අතර, ඒ අනුව pH අගය pKa වේ.+ 1 හෝ pKb+ 1. ප්‍රතිවිරුද්ධ ව, පාදයට සාපේක්ෂව අම්ලයේ 10 ගුණයක අතිරික්තයක් සිදුවුවහොත්, අනුපාතය 1:10 වන අතර pH අගය pKa වේ.- 1 හෝ pKb- 1.
ප්‍රශස්ත නිරවද්‍යතාව ය සඳහා, විශේෂ දෙක අතර වර්ණ වෙනස හැකි තාක් පැහැදිලි විය යුතු අතර, වර්ණයෙහි pH පරාසය පටු වන තරමට වඩා හොඳ ය. phenolphthalein වැනි සමහර දර්ශකවල, එක් විශේෂයක් අවර්ණ වන අතර, මෙතිල් රතු වැනි අනෙකුත් දර්ශකවල, විශේෂ දෙක ම වර්ණයක් ලබා දෙයි. pH දර්ශක ඔවුන්ගේ නම් කරන ලද pH පරාසය තුළ කාර්යක්ෂමව ක්‍රියා කරන අතර, අනවශ්‍ය අතුරු ප්‍රතික්‍රියා හේතුවෙන් ඒවා සාමාන්‍යයෙන් pH පරිමාණයේ අන්තයේ දී විනාශ වේ.
රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවකප්‍රමාණය තීරණය කිරීම සඳහා විශ්ලේෂණාත්මක රසායන විද්‍යාවේ සහ ජීව විද්‍යාවේ ටයිටරේෂන්වල pH දර්ශක නිතර භාවිතා වේ. වර්ණවල ආත්මීය තේරීම (නිර්ණය) නිසා, pH දර්ශක අපැහැදිලි කියවීම් වලට ගොදුරු වේ. pH අගය නිවැරදිව මැනීමට අවශ්‍ය යෙදුම් සඳහා, pH මීටරයක් නිතර භාවිතා වේ. සමහර විට, pH අගයන්ට පුළුල් පරාසයක සුමට වර්ණ වෙනස්කම් කිහිපයක් ලබා ගැනීම සඳහා විවිධ දර්ශකවල සම්මිශ්‍රණයක් භාවිතා වේ. මෙම වාණිජ දර්ශක (උදා, විශ්ව දර්ශක සහ හයිඩ්‍රියන් පත්‍රිකා ) භාවිතා කරනු යේ pH අගය පිළිබඳ දළ දැනුමක් අවශ්‍ය විට පමණි.
පහත වගුවේ දක්වා ඇත්තේ පොදු රසායනාගාර pH දර්ශක කිහිපයක් වේ. දර්ශක සාමාන්‍යයෙන් ලැයිස්තු ගත සංක්‍රාන්ති පරාසය තුළ pH අගයන්හි අතරමැදි වර්ණ පෙන්වයි. උදාහරණයක් ලෙස, phenol රතු pH 6.8 සහ pH 8.4 අතර තැඹිලි පැහැයක් දක්වයි. විසඳුමේ දර්ශකයේ සාන්ද්‍රණය සහ එය භාවිතා කරන උෂ්ණත්වය මත සංක්‍රාන්ති පරාසය තරමක් වෙනස් විය හැක. දකුණු පස ඇති රූපය ඔවුන්ගේ මෙහෙයුම් පරාසය සහ වර්ණ වෙනස්කම් සමඟ දර්ශක පෙන්වයි.
තරංග ආයා ම දෙකකින් හෝ වැඩි ගණනකින් අවශෝෂණය ප්‍රමාණාත්මක ව මැනීම මගින් pH අගය ඉතා නිවැරදි මිනුම් ලබා ගැනීමට දර්ශකයක් භාවිතා කළ හැක. Hසහ Aලෙස විඝටනය වන සරල අම්ලයක් වන HA ලෙස දර්ශකය ලබා ගැනීමෙන් මූලධර්මය නිදර්ශනය කළ හැක.
අම්ල විඝටන නියතයේ අගය, pKa, දැන ගත යුතු ය.λxසහλyතරංග ආයාමයේදී HA සහ Aවිශේෂ දෙකේεHAසහεAද පෙර අත්හදා බැලීම් මගින් තීරණය කර තිබිය යුතු ය. බියර් ගේ නීතියට කීකරු විය යුතු යැයි උපකල්පනය කළ හොත්, තරංග ආයා ම දෙකෙහි මනින ලද අවශෝෂණAxසහAyසරල වම එක් එක් විශේෂය නිසා සිදු වන අවශෝෂණයන්හි එකතුව වේ.
මේවා [HA] සහ [A] සාන්ද්‍රණ දෙකෙහි සමීකරණ දෙකකි. විසඳූ පසු, pH අගය ලබා ගනී
තරංග ආයා ම දෙකකට වඩා මිනුම් සිදු කරන්නේ නම්, සාන්ද්‍රණය [HA] සහ [A] රේඛීය අවම කොටු වලින් ගණනය කළ හැක. ඇත්ත වශයෙන් ම, මේ සඳහා සම්පූර්ණ වර්ණාවලියක් භාවිතා කළ හැකිය. මෙම ක්‍රියාවලිය බ්‍රෝමොක්‍රෙසෝල් හරිත දර්ශකය සඳහා නිදර්ශනය කර ඇත. නිරීක්ෂණය කරන ලද වර්ණාවලිය (කොළ) යනු HA (රන්) සහ A(නිල්) වර්ණාවලිවල එකතුව, විශේෂ දෙකේ සාන්ද්‍රණය සඳහා බරයි.
තනි දර්ශකයක් භාවිතා කරන විට, මෙම ක්‍රමය pH පරාසයේ මිනුම් වලට සීමා වේ pKa± 1, නමුත් දර්ශක දෙකක හෝ වැඩි ගණනක මිශ්‍රණ භාවිතා කිරීමෙන් මෙම පරාසය දීර්ඝ කළ හැක. දර්ශකවල තීව්‍ර අවශෝෂණ වර්ණාවලි ඇති බැවින්, දර්ශක සාන්ද්‍රණය සාපේක්ෂව අඩු වන අතර, දර්ශකය ම pH අගයට නො සැලකිය හැකි බලපෑමක් ඇති කරයි.
අම්ල-පාදක ටයිටරේෂන් වල දී, නොගැළපෙන pH දර්ශකයක් සැබෑ සමානතා ලක්ෂ්‍යයට පෙර හෝ පසුව දර්ශක අඩංගු ද්‍රාවණයේ වර්ණ වෙනසක් ඇති කරයි. ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, භාවිතා කරන pH දර්ශකය මත පදනම් විසඳුමක් සඳහා විවිධ සමානතා ලක්ෂ්යයන් නිගමනය කළ හැක. මක්නිසාද යත්, දර්ශක අඩංගු විසඳුමේ සුළු වර්ණ වෙනසක් මගින් සමානතා ලක්ෂ්‍යයට ළඟා වී ඇති බව අඟවන බැවිනි. එබැවින්, වඩාත් සුදුසු pH දර්ශකයෙහි ඵලදායි pH පරාසයක් ඇත, එහි දී වර්ණය වෙනස් වීම පැහැදිලිව පෙනේ, එය ටයිටේට් කර ඇති ද්‍රාවණයේ සමානතා ලක්ෂ්‍යයේ pH අගය ආවරණය කරයි.
බොහෝ ශාක හෝ ශාක කොටස් වල ස්වාභාවික ව වර්ණ ගැන්වූ ඇන්තොසියානින් පවුලේ සංයෝගවල රසායනික ද්‍රව්‍ය අඩංගු වේ. ඒවා ආම්ලික ද්‍රාවණවල රතු වන අතර මූලික වශයෙන් නිල් වේ. ඇන්තොසියානින් කොළ ( රතු ගෝවා ) ඇතුළු වර්ණවත් ශාක හා ශාක කොටස් රාශියකින් ජලය හෝ වෙනත් ද්‍රාවක සමඟ නිස්සාරණය කළ හැකිය; මල් ( ගෙරානියම්, පොපි හෝරෝසපෙති); බෙරි ( බ්ලූබෙරීස්, බ්ලැක්කුරන්ට් ); සහ කඳන් ( රුබාබ් ). අමු pH දර්ශකයක් සෑදීම සඳහා ගෘහස්ථ ශාක වලින්, විශේෂයෙන් රතු ගෝවා වලින් ඇන්තොසියානින් නිස්සාරණය කිරීම ජනප්‍රිය හඳුන්වා දීමේ රසායන විද්‍යා නිරූපණයකි.
ලිට්මස්, මධ්‍ය කාලීන යුගයේ ඇල්කෙමිස්ට්වරුන් විසින් භාවිතා කරන ලද සහ තවමත් පහසුවෙන් ලබා ගත හැකි අතර, ලයි කන විශේෂවල, විශේෂයෙන්රොසෙල්ලා ටින්ක්ටෝරියාමිශ්‍රණයකින් සාදන ලද ස්වාභාවික ව ඇති pH දර්ශකයකි.ලිට්මස්යන වචනය වචනාර්ථයෙන් පැරණි නෝර්ස් භාෂාවෙන් 'වර්ණ පාසි' යන්නෙන් වේ ( ලීටර් බලන්න). අම්ල ද්‍රාවණවල රතු සහ ක්ෂාරවල නිල් අතර වර්ණය වෙනස් වේ. 'ලිට්මස් පරීක්ෂණය' යන යෙදුම විකල්ප අතර අධිකාරි ලෙස වෙන් කර හඳුනා ගැනීමට අදහස් කරන ඕනෑම පරීක්ෂණයක් සඳහා බහුලව භාවිතා වන රූපකයක් බවට පත්ව ඇත.
පාංශු ආම්ලිකතාව ය අනුවහයිඩ්‍රේන්ජා මැක්‍රොෆිලාමල් වර්ණය වෙනස් කළ හැකිය. අම්ල පසෙහි, පසෙහි රසායනික ප්‍රතික්‍රියා සිදු වන අතර එමගින් මෙම ශාක සඳහාඇලුමිනියම්ලබා ගත හැකි අතර මල් නිල් පැහැයට හැරේ. ක්ෂාරීය පසෙහි, මෙම ප්‍රතික්‍රියා සිදු විය නො හැකි අතර එබැවින් ඇලුමිනියම් ශාකයට නො ගනී. එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන් මල් රෝස පැහැයෙන් පවතී.
තවත් ප්‍රයෝජනවත් ස්වභාවික pH දර්ශකය වන්නේ කුළුබඩුකහ. එය අම්ලවලට නිරාවරණය වන විට කහ පැහැයට හැරෙන අතර ක්ෂාරයක් ඇති විට රතු දුඹුරු පැහැයට හැරේ.