पीएच (pH): Difference between revisions

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विलयन में पीएच को [[ हाइड्रोजन आयन |हाइड्रोजन आयन]] [[ गतिविधि (रसायन विज्ञान) |गतिविधि (रसायन विज्ञान)]] ''a''<sub>H</sub>+ के पारस्परिक के दशमलव लघुगणक के रूप में परिभाषित किया गया है।गणितीय रूप से पीएच इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:<ref name="covington">{{cite journal |doi=10.1351/pac198557030531 |last1=Covington |url=http://www.iupac.org/publications/pac/1985/pdf/5703x0531.pdf |first1=A. K. |last2=Bates |first2=R. G. |last3=Durst |first3=R. A. |title=Definitions of pH scales, standard reference values, measurement of pH, and related terminology |journal=Pure Appl. Chem. |year=1985 |volume=57 |pages=531–542 |issue=3 |s2cid=14182410 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20070924235637/http://www.iupac.org/publications/pac/1985/pdf/5703x0531.pdf |archive-date=24 September 2007}}</ref>
विलयन में पीएच को [[ हाइड्रोजन आयन |हाइड्रोजन आयन]] [[ गतिविधि (रसायन विज्ञान) |गतिविधि (रसायन विज्ञान)]] ''a''<sub>H</sub>+ के पारस्परिक के दशमलव लघुगणक के रूप में परिभाषित किया गया है।गणितीय रूप से पीएच इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:<ref name="covington">{{cite journal |doi=10.1351/pac198557030531 |last1=Covington |url=http://www.iupac.org/publications/pac/1985/pdf/5703x0531.pdf |first1=A. K. |last2=Bates |first2=R. G. |last3=Durst |first3=R. A. |title=Definitions of pH scales, standard reference values, measurement of pH, and related terminology |journal=Pure Appl. Chem. |year=1985 |volume=57 |pages=531–542 |issue=3 |s2cid=14182410 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20070924235637/http://www.iupac.org/publications/pac/1985/pdf/5703x0531.pdf |archive-date=24 September 2007}}</ref>
:<math chem="">\ce{pH} = - \log_{10}(a_\ce{H+}) = \log_{10}\left(\frac 1 {a_\ce{H+}} \right) </math>
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उदाहरण के लिए, 5×10 की हाइड्रोजन आयन गतिविधि वाले विलयन के लिए<sup>−6</sup> (उस स्तर पर, यह अनिवार्य रूप से प्रति लीटर विलयन में हाइड्रोजन आयनों के मोल (इकाई) की संख्या है) लघुगणक का तर्क 1/(5×10) है<sup>−6</sup>) = 2×10<sup>5</sup>; इस प्रकार इस तरह के विलयन में लॉग का पीएच होता है<sub>10</sub>(2×10<sup>5</sup>) = 5.3। निम्नलिखित उदाहरण पर विचार करें: 10 की मात्रा<sup>25 °C (pH = 7) या 180 मीट्रिक टन (18×10) पर 7</sup> शुद्ध पानी<sup>7</sup> g), में लगभग 18 मिलीग्राम वियोजन (रसायन विज्ञान) हाइड्रोजन आयन होते हैं।
उदाहरण के लिए, 5×10<sup>−6</sup> की हाइड्रोजन आयन गतिविधि वाले विलयन के लिए (उस स्तर पर, यह अनिवार्य रूप से प्रति लीटर विलयन में हाइड्रोजन आयनों के मोल (इकाई) की संख्या है) लघुगणक का तर्क 1/(5×10) है<sup>−6</sup>) = 2×10<sup>5</sup>; इस प्रकार इस तरह के विलयन में लॉग का पीएच होता है<sub>10</sub>(2×10<sup>5</sup>) = 5.3। निम्नलिखित उदाहरण पर विचार करें: 10 की मात्रा<sup>25 °C (pH = 7) या 180 मीट्रिक टन (18×10) पर 7</sup> शुद्ध पानी<sup>7</sup> g), में लगभग 18 मिलीग्राम वियोजन (रसायन विज्ञान) हाइड्रोजन आयन होते हैं।


ध्यान दें कि पीएच तापमान पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए 0 डिग्री सेल्सियस पर शुद्ध पानी का पीएच लगभग 7.47 होता है। 25 डिग्री सेल्सियस पर यह 7.00 है, और 100 डिग्री सेल्सियस पर यह 6.14 है।
ध्यान दें कि पीएच तापमान पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए 0 डिग्री सेल्सियस पर शुद्ध पानी का पीएच लगभग 7.47 होता है। 25 डिग्री सेल्सियस पर यह 7.00 है, और 100 डिग्री सेल्सियस पर यह 6.14 है।


इस परिभाषा को इसलिए अपनाया गया क्योंकि [[ आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड | आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड]] , जिनका उपयोग पीएच को मापने के लिए किया जाता है, गतिविधि पर प्रतिक्रिया करते हैं। आदर्श रूप से, इलेक्ट्रोड क्षमता, E, Nernst समीकरण का अनुसरण करती है, जिसे हाइड्रोजन आयन के रूप में लिखा जा सकता है
इस परिभाषा को इसलिए अपनाया गया क्योंकि [[ आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड |आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड]], जिनका उपयोग पीएच को मापने के लिए किया जाता है, गतिविधि पर प्रतिक्रिया करते हैं। इलेक्ट्रोड पोटेंशियल, ई, हाइड्रोजन आयन के लिए एनर्नस्ट समीकरण का अनुसरण करता है, जिसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:


:<math chem=""> E = E^0 + \frac{RT}{F} \ln(a_\ce{H+})=E^0 - \frac{2.303 RT}{F} \ce{pH}</math>
:<math chem=""> E = E^0 + \frac{RT}{F} \ln(a_\ce{H+})=E^0 - \frac{2.303 RT}{F} \ce{pH}</math>
जहां ई मापी गई क्षमता है, ई<sup>0</sup> मानक इलेक्ट्रोड क्षमता है, R [[ गैस स्थिरांक | गैस स्थिरांक]] है, T [[ केल्विन | केल्विन]] में तापमान है, F [[ फैराडे स्थिरांक | फैराडे स्थिरांक]] है। के लिए {{chem2|H+}} हस्तांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक है। यह इस प्रकार है कि इलेक्ट्रोड क्षमता पीएच के समानुपाती होती है जब पीएच को गतिविधि के संदर्भ में परिभाषित किया जाता है। पीएच का सटीक माप अंतर्राष्ट्रीय मानक [[ आईएसओ 31-8 | आईएसओ 31-8]] में निम्नानुसार प्रस्तुत किया गया है:<ref>Quantities and units – Part 8: Physical chemistry and molecular physics, Annex C (normative): pH. [[International Organization for Standardization]], 1992.</ref> एक संदर्भ इलेक्ट्रोड और हाइड्रोजन आयन गतिविधि के प्रति संवेदनशील इलेक्ट्रोड के बीच [[ वैद्युतवाहक बल | वैद्युतवाहक बल]] (ईएमएफ) को मापने के लिए एक गैल्वेनिक सेल की स्थापना की जाती है, जब वे दोनों एक ही जलीय घोल में डूबे होते हैं। संदर्भ इलेक्ट्रोड सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड या [[ संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड | संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड]] हो सकता है। हाइड्रोजन-आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड एक [[ मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड | मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड]] है।
जहां ''E'' मापी गई क्षमता है, ''E''<sup>0</sup> मानक इलेक्ट्रोड क्षमता है, R [[ गैस स्थिरांक |गैस स्थिरांक]] है, T [[ केल्विन |केल्विन]] में तापमान है, F [[ फैराडे स्थिरांक |फैराडे स्थिरांक]] है। {{chem2|H+}} के लिए, हस्तांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक है।  


:<span class="texhtml">संदर्भ इलेक्ट्रोड | KCl का सान्द्र विलयन || परीक्षण विलयन | एच<sub>2</sub> | पं{{clarify|date=October 2014}}
यह इस प्रकार है कि इलेक्ट्रोड क्षमता पीएच के समानुपाती होती है जब पीएच को गतिविधि के संदर्भ में परिभाषित किया जाता है। पीएच का सटीक माप अंतर्राष्ट्रीय मानक [[ आईएसओ 31-8 | आईएसओ 31-8]] में निम्नानुसार प्रस्तुत किया गया है:<ref>Quantities and units – Part 8: Physical chemistry and molecular physics, Annex C (normative): pH. [[International Organization for Standardization]], 1992.</ref> एक संदर्भ इलेक्ट्रोड और हाइड्रोजन आयन गतिविधि के प्रति संवेदनशील इलेक्ट्रोड के बीच [[ वैद्युतवाहक बल | वैद्युतवाहक बल]] (ईएमएफ) को मापने के लिए एक गैल्वेनिक सेल की स्थापना की जाती है, जब वे दोनों एक ही जलीय घोल में डूबे होते हैं। संदर्भ इलेक्ट्रोड सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड या[[ संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड | संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड]] हो सकता है। हाइड्रोजन-आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड[[ मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड | मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड]] है।
सबसे पहले, सेल ज्ञात हाइड्रोजन आयन गतिविधि और इलेक्ट्रोमोटिव बल, ई के विलयन से भर जाता है<sub>S</sub>, मापा जाता है। फिर इलेक्ट्रोमोटिव बल, ई<sub>X</sub>, अज्ञात पीएच के विलयन वाले एक ही सेल को मापा जाता है।
 
:<span class="texhtml">संदर्भ इलेक्ट्रोड | KCl का सान्द्र विलयन || परीक्षण विलयन | H<sub>2</sub> | Pt{{clarify|date=October 2014}}
सबसे पहले, सेल ज्ञात हाइड्रोजन आयन गतिविधि के विलयन से भर जाता है और इलेक्ट्रोमोटिव बल, ''E''<sub>S</sub> मापा जाता है। फिर इलेक्ट्रोमोटिव बल, ''E''<sub>X</sub>, अज्ञात पीएच के विलयन वाले एक ही सेल को मापा जाता है।


:<math chem="">\ce{pH(X)} = \ce{pH(S)}+\frac{E_\ce{S} - E_\ce{X} }{z}</math>
:<math chem="">\ce{pH(X)} = \ce{pH(S)}+\frac{E_\ce{S} - E_\ce{X} }{z}</math>
दो मापा इलेक्ट्रोमोटिव बल मूल्यों के बीच का अंतर पीएच के समानुपाती होता है। अंशांकन की यह विधि मानक इलेक्ट्रोड क्षमता को जानने की आवश्यकता से बचाती है। आनुपातिकता स्थिरांक, 1/z, आदर्श रूप से किसके बराबर है? <math>\frac{1}{2.303RT/F}\ </math>, नर्नस्टियन ढलान।
दो मापा इलेक्ट्रोमोटिव बल मूल्यों के बीच का अंतर पीएच के समानुपाती होता है। अंशांकन की यह विधि मानक इलेक्ट्रोड क्षमता को जानने की आवश्यकता से बचाती है। आनुपातिकता स्थिरांक, 1/''z'', आदर्श रूप से किसके बराबर है? <math>\frac{1}{2.303RT/F}\ </math>, नर्नस्टियन ढलान।


व्यवहार में इस प्रक्रिया को लागू करने के लिए बोझिल हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के बजाय एक ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। एक संयुक्त ग्लास इलेक्ट्रोड में एक अंतर्निर्मित संदर्भ इलेक्ट्रोड होता है। यह ज्ञात हाइड्रोजन आयन गतिविधि के बफर विलयन के खिलाफ कैलिब्रेटेड है। [[ IUPAC | IUPAC]] (इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री) ने ज्ञात बफर विलयनों के एक सेट के उपयोग का प्रस्ताव दिया है {{chem2|H+}} गतिविधि।<ref name="covington" />इस तथ्य को समायोजित करने के लिए दो या अधिक बफर विलयन का उपयोग किया जाता है कि ढलान आदर्श से थोड़ा भिन्न हो सकता है। अंशांकन के लिए इस दृष्टिकोण को लागू करने के लिए, इलेक्ट्रोड को पहले एक मानक विलयन में डुबोया जाता है और पीएच मीटर पर रीडिंग को मानक बफर मान के बराबर समायोजित किया जाता है। एक दूसरे मानक बफर विलयन से पढ़ने को तब समायोजित किया जाता है, ढलान नियंत्रण का उपयोग करके, उस विलयन के लिए पीएच के बराबर होना। अधिक विवरण, IUPAC अनुशंसाओं में दिए गए हैं।<ref name="covington" />जब दो से अधिक बफर विलयनों का उपयोग किया जाता है तो मानक बफर मानों के संबंध में प्रेक्षित पीएच मानों को एक सीधी रेखा में फिट करके इलेक्ट्रोड को कैलिब्रेट किया जाता है। वाणिज्यिक मानक बफर विलयन आमतौर पर 25 डिग्री सेल्सियस पर मूल्य और अन्य तापमानों के लिए लागू किए जाने वाले सुधार कारक के बारे में जानकारी के साथ आते हैं।
अभ्यास में, इस प्रक्रिया को लागू करने के लिए बोझिल हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के अतिरिक्त एक ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। एक संयुक्त ग्लास इलेक्ट्रोड में एक अंतर्निर्मित संदर्भ इलेक्ट्रोड होता है। यह ज्ञात हाइड्रोजन आयन गतिविधि के बफर विलयन के खिलाफ कैलिब्रेटेड है। [[ IUPAC |IUPAC]] (इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री) द्वारा प्रस्तावित ज्ञात हाइड्रोजन आयन (H+) गतिविधि विलयनों के सेट के उपयोग का प्रस्ताव दिया है।<ref name="covington" /> इस तथ्य को समायोजित करने के लिए दो या अधिक बफर विलयन का उपयोग किया जाता है कि ढलान आदर्श से थोड़ा भिन्न हो सकता है। अंशांकन के लिए इस दृष्टिकोण को लागू करने के लिए, इलेक्ट्रोड को पहले एक मानक विलयन में डुबोया जाता है और पीएच मीटर पर रीडिंग को मानक बफर मान के बराबर समायोजित किया जाता है। एक दूसरे मानक बफर विलयन से पढ़ने को तब समायोजित किया जाता है, ढलान नियंत्रण का उपयोग करके, उस विलयन के लिए पीएच के बराबर होना। अधिक विवरण, IUPAC अनुशंसाओं में दिए गए हैं।<ref name="covington" /> जब दो से अधिक बफर विलयनों का उपयोग किया जाता है तो मानक बफर मानों के संबंध में प्रेक्षित पीएच मानों को एक सीधी रेखा में फिट करके इलेक्ट्रोड को कैलिब्रेट किया जाता है। वाणिज्यिक मानक बफर विलयन आमतौर पर 25 डिग्री सेल्सियस पर मूल्य और अन्य तापमानों के लिए लागू किए जाने वाले सुधार कारक के बारे में जानकारी के साथ आते हैं।


पीएच पैमाना लॉगरिदमिक है और इसलिए पीएच एक [[ आयाम रहित मात्रा | आयाम रहित मात्रा]] है।
पीएच पैमाना लॉगरिदमिक है और इसलिए पीएच एक [[ आयाम रहित मात्रा |आयाम रहित मात्रा]] है।


=== पी [एच] ===
=== पी [एच] ===
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क्षेत्र में मिट्टी एक विषम कोलाइडल प्रणाली है जिसमें रेत, गाद, मिट्टी, सूक्ष्मजीव, पौधों की जड़ें, और असंख्य अन्य जीवित कोशिकाएं और सड़ने वाले कार्बनिक पदार्थ शामिल हैं। मृदा पीएच एक मास्टर चर है जो असंख्य प्रक्रियाओं और मिट्टी और पर्यावरण वैज्ञानिकों, किसानों और इंजीनियरों के हित के गुणों को प्रभावित करता है।<ref name=":0">{{Cite book |last= McBride |first= Murray |title= Environmental chemistry of soils|publisher=Oxford University Press|year=1994|isbn=0-19-507011-9|location=New York |pages= 169–174}}</ref> एच की सांद्रता की मात्रा निर्धारित करने के लिए<sup>+</sup> इस तरह की एक जटिल प्रणाली में, किसी दिए गए मिट्टी के क्षितिज से मिट्टी के नमूने प्रयोगशाला में लाए जाते हैं, जहां उन्हें विश्लेषण से पहले समरूप, छलनी और कभी-कभी सुखाया जाता है। मिट्टी का एक द्रव्यमान (उदाहरण के लिए, 5 ग्राम क्षेत्र-नम क्षेत्र की स्थितियों का सर्वोत्तम प्रतिनिधित्व करने के लिए) को आसुत जल या 0.01 M CaCl के घोल में मिलाया जाता है।<sub>2</sub> (उदाहरण के लिए, 10 एमएल)। अच्छी तरह से मिलाने के बाद, निलंबन को जोर से हिलाया जाता है और 15-20 मिनट तक खड़े रहने दिया जाता है, इस दौरान, रेत और गाद के कण बाहर निकल जाते हैं और मिट्टी और अन्य कोलाइड पानी में निलंबित रहते हैं, जिसे जलीय चरण के रूप में जाना जाता है। पीएच मीटर से जुड़े एक पीएच इलेक्ट्रोड को जलीय चरण के ऊपरी हिस्से में डालने से पहले ज्ञात पीएच (उदाहरण के लिए, पीएच 4 और 7) के बफ़र्ड विलयनों के साथ कैलिब्रेट किया जाता है और पीएच को मापा जाता है। एक संयोजन पीएच इलेक्ट्रोड दोनों एच को शामिल करता है<sup>+</sup> सेंसिंग इलेक्ट्रोड (ग्लास इलेक्ट्रोड) और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड जो पीएच-असंवेदनशील संदर्भ वोल्टेज और हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को एक नमक पुल प्रदान करता है। अन्य विन्यासों में, कांच और संदर्भ इलेक्ट्रोड अलग-अलग होते हैं और दो बंदरगाहों में पीएच मीटर से जुड़े होते हैं। पीएच मीटर दो इलेक्ट्रोड के बीच संभावित (वोल्टेज) अंतर को मापता है और इसे पीएच में परिवर्तित करता है। अलग संदर्भ इलेक्ट्रोड आमतौर पर कैलोमेल इलेक्ट्रोड होता है, संयोजन इलेक्ट्रोड में सिल्वर-सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है।<ref name=":0" />
क्षेत्र में मिट्टी एक विषम कोलाइडल प्रणाली है जिसमें रेत, गाद, मिट्टी, सूक्ष्मजीव, पौधों की जड़ें, और असंख्य अन्य जीवित कोशिकाएं और सड़ने वाले कार्बनिक पदार्थ शामिल हैं। मृदा पीएच एक मास्टर चर है जो असंख्य प्रक्रियाओं और मिट्टी और पर्यावरण वैज्ञानिकों, किसानों और इंजीनियरों के हित के गुणों को प्रभावित करता है।<ref name=":0">{{Cite book |last= McBride |first= Murray |title= Environmental chemistry of soils|publisher=Oxford University Press|year=1994|isbn=0-19-507011-9|location=New York |pages= 169–174}}</ref> एच की सांद्रता की मात्रा निर्धारित करने के लिए<sup>+</sup> इस तरह की एक जटिल प्रणाली में, किसी दिए गए मिट्टी के क्षितिज से मिट्टी के नमूने प्रयोगशाला में लाए जाते हैं, जहां उन्हें विश्लेषण से पहले समरूप, छलनी और कभी-कभी सुखाया जाता है। मिट्टी का एक द्रव्यमान (उदाहरण के लिए, 5 ग्राम क्षेत्र-नम क्षेत्र की स्थितियों का सर्वोत्तम प्रतिनिधित्व करने के लिए) को आसुत जल या 0.01 M CaCl के घोल में मिलाया जाता है।<sub>2</sub> (उदाहरण के लिए, 10 एमएल)। अच्छी तरह से मिलाने के बाद, निलंबन को जोर से हिलाया जाता है और 15-20 मिनट तक खड़े रहने दिया जाता है, इस दौरान, रेत और गाद के कण बाहर निकल जाते हैं और मिट्टी और अन्य कोलाइड पानी में निलंबित रहते हैं, जिसे जलीय चरण के रूप में जाना जाता है। पीएच मीटर से जुड़े एक पीएच इलेक्ट्रोड को जलीय चरण के ऊपरी हिस्से में डालने से पहले ज्ञात पीएच (उदाहरण के लिए, पीएच 4 और 7) के बफ़र्ड विलयनों के साथ कैलिब्रेट किया जाता है और पीएच को मापा जाता है। एक संयोजन पीएच इलेक्ट्रोड दोनों एच को शामिल करता है<sup>+</sup> सेंसिंग इलेक्ट्रोड (ग्लास इलेक्ट्रोड) और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड जो पीएच-असंवेदनशील संदर्भ वोल्टेज और हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को एक नमक पुल प्रदान करता है। अन्य विन्यासों में, कांच और संदर्भ इलेक्ट्रोड अलग-अलग होते हैं और दो बंदरगाहों में पीएच मीटर से जुड़े होते हैं। पीएच मीटर दो इलेक्ट्रोड के बीच संभावित (वोल्टेज) अंतर को मापता है और इसे पीएच में परिवर्तित करता है। अलग संदर्भ इलेक्ट्रोड आमतौर पर कैलोमेल इलेक्ट्रोड होता है, संयोजन इलेक्ट्रोड में सिल्वर-सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है।<ref name=":0" />


उपरोक्त तरीके से मिट्टी के पीएच को परिचालन रूप से परिभाषित करने में कई अनिश्चितताएं हैं। चूंकि कांच और संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत संभावित अंतर मापा जाता है, एच की गतिविधि<sup>+</sup> वास्तव में सांद्रता के बजाय परिमाणित किया जा रहा है। एच<sup>+</sup> गतिविधि को कभी-कभी प्रभावी एच कहा जाता है<sup>+</sup> सांद्रता और सीधे प्रोटॉन की रासायनिक क्षमता और ठोस चरणों के साथ संतुलन में मिट्टी के घोल में रासायनिक और विद्युत कार्य करने की क्षमता से संबंधित है।<ref>{{Cite book|last=Essington|first=Michael E.|title=Soil and Water Chemistry|publisher=CRC Press|year=2004|isbn=0-8493-1258-2|location=Boca Raton, Florida|pages=474–482}}</ref> मिट्टी और कार्बनिक पदार्थ के कण अपनी सतहों पर ऋणात्मक आवेश रखते हैं, और H<sup>+</sup> इनकी ओर आकर्षित आयन H के साथ साम्यावस्था में होते हैं<sup>+</sup> मिट्टी के घोल में आयन। परिभाषा के अनुसार, मापा पीएच केवल जलीय चरण में निर्धारित किया जाता है, लेकिन प्राप्त मूल्य मिट्टी के कोलाइड्स की उपस्थिति और प्रकृति और जलीय चरण की आयनिक शक्ति से प्रभावित होता है। घोल में पानी-से-मिट्टी के अनुपात को बदलने से पानी-कोलाइड संतुलन, विशेष रूप से आयनिक शक्ति को परेशान करके पीएच को बदल सकते हैं। 0.01 एम CaCl का उपयोग<sub>2</sub> पानी के बजाय पानी से मिट्टी के अनुपात के इस प्रभाव को कम करता है और मिट्टी के पीएच का अधिक सुसंगत सन्निकटन देता है जो पौधे की जड़ वृद्धि, राइजोस्फीयर और माइक्रोबियल गतिविधि, जल निकासी जल अम्लता और मिट्टी में रासायनिक प्रक्रियाओं से संबंधित है। 0.01 एम CaCl का उपयोग करना<sub>2</sub> सभी घुलनशील आयनों को जलीय चरण में कोलाइडयन सतहों के करीब लाता है, और एच की अनुमति देता है<sup>+</sup> उनके करीब मापी जाने वाली गतिविधि। 0.01 एम CaCl का उपयोग करना<sub>2</sub> विलयन जिससे एच के अधिक सुसंगत, मात्रात्मक अनुमान की अनुमति मिलती है<sup>+</sup> गतिविधि, खासकर यदि विविध मिट्टी के नमूनों की तुलना स्थान और समय में की जा रही हो।
उपरोक्त तरीके से मिट्टी के पीएच को परिचालन रूप से परिभाषित करने में कई अनिश्चितताएं हैं। चूंकि कांच और संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत संभावित अंतर मापा जाता है, एच की गतिविधि<sup>+</sup> वास्तव में सांद्रता के अतिरिक्त परिमाणित किया जा रहा है। एच<sup>+</sup> गतिविधि को कभी-कभी प्रभावी एच कहा जाता है<sup>+</sup> सांद्रता और सीधे प्रोटॉन की रासायनिक क्षमता और ठोस चरणों के साथ संतुलन में मिट्टी के घोल में रासायनिक और विद्युत कार्य करने की क्षमता से संबंधित है।<ref>{{Cite book|last=Essington|first=Michael E.|title=Soil and Water Chemistry|publisher=CRC Press|year=2004|isbn=0-8493-1258-2|location=Boca Raton, Florida|pages=474–482}}</ref> मिट्टी और कार्बनिक पदार्थ के कण अपनी सतहों पर ऋणात्मक आवेश रखते हैं, और H<sup>+</sup> इनकी ओर आकर्षित आयन H के साथ साम्यावस्था में होते हैं<sup>+</sup> मिट्टी के घोल में आयन। परिभाषा के अनुसार, मापा पीएच केवल जलीय चरण में निर्धारित किया जाता है, लेकिन प्राप्त मूल्य मिट्टी के कोलाइड्स की उपस्थिति और प्रकृति और जलीय चरण की आयनिक शक्ति से प्रभावित होता है। घोल में पानी-से-मिट्टी के अनुपात को बदलने से पानी-कोलाइड संतुलन, विशेष रूप से आयनिक शक्ति को परेशान करके पीएच को बदल सकते हैं। 0.01 एम CaCl का उपयोग<sub>2</sub> पानी के अतिरिक्त पानी से मिट्टी के अनुपात के इस प्रभाव को कम करता है और मिट्टी के पीएच का अधिक सुसंगत सन्निकटन देता है जो पौधे की जड़ वृद्धि, राइजोस्फीयर और माइक्रोबियल गतिविधि, जल निकासी जल अम्लता और मिट्टी में रासायनिक प्रक्रियाओं से संबंधित है। 0.01 एम CaCl का उपयोग करना<sub>2</sub> सभी घुलनशील आयनों को जलीय चरण में कोलाइडयन सतहों के करीब लाता है, और एच की अनुमति देता है<sup>+</sup> उनके करीब मापी जाने वाली गतिविधि। 0.01 एम CaCl का उपयोग करना<sub>2</sub> विलयन जिससे एच के अधिक सुसंगत, मात्रात्मक अनुमान की अनुमति मिलती है<sup>+</sup> गतिविधि, खासकर यदि विविध मिट्टी के नमूनों की तुलना स्थान और समय में की जा रही हो।


=== प्रकृति में पीएच ===
=== प्रकृति में पीएच ===

Revision as of 13:46, 1 June 2023

For other uses, see पीएच (बहुविकल्पी).
"ऋणात्मक पीएच" redirects here. For बैंड, see ऋणात्मक पीएच (बैंड).


Acids and bases
Diagrammatic representation of the dissociation of acetic acid in aqueous solution to acetate and hydronium ions.
Acid types
Base types

रसायन विज्ञान में, पीएच (/piːˈeɪtʃ/), ऐतिहासिक रूप से हाइड्रोजन (या हाइड्रोजन की क्षमता) को दर्शाता है।[1] एक जलीय घोल की अम्लता या क्षार (रसायन) को निर्दिष्ट करने के लिए उपयोग किया जाने वाला पैमाना है। अम्लीय विलयनों (हाइड्रोजन ((H+) आयनों की उच्च सांद्रता वाले विलयन) को मूल या क्षारीय विलयनों की तुलना में कम पीएच मान के लिए मापा जाता है।

पीएच स्केल लघुगणकीय पैमाने है और विलयन में हाइड्रोनियम की सांद्रता को व्युत्क्रम रूप से इंगित करता है।[2]

जहां विलयन में H+ का संतुलन मोलर सांद्रता (mol/l) है। 25 °C (77°F) पर, 7 से कम pH वाले विलयन अम्लीय होते हैं, और 7 से अधिक pH वाले विलयन क्षारीय होते हैं। इस तापमान पर 7 के पीएच वाले विलयन तटस्थ होते हैं (यानी H+ की समान सांद्रता, आयन OH− के रूप में आयन, यानी शुद्ध पानी ) होती है। पीएच का अनावेशी मान तापमान पर निर्भर करता है और 7 से कम है यदि तापमान 25 °c से अधिक बढ़ जाता है। पीएच मान बहुत केंद्रित एसिड ताकत के लिए 0 से कम हो सकता है, या बहुत केंद्रित आधार (रसायन विज्ञान) मजबूत आधारों के लिए 14 से अधिक हो सकता है।[3]

पीएच स्केल मानक विलयनों के एक सेट के लिए मापन ट्रेसबिलिटी है जिसका पीएच अंतरराष्ट्रीय समझौते द्वारा स्थापित किया गया है।[4] हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड और सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड जैसे मानक इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर को मापकर प्राथमिक पीएच मानक मान बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल का उपयोग करके निर्धारित किए जाते हैं। जलीय घोल के पीएच को ग्लास इलेक्ट्रोड और पी एच मीटर या रंग बदलने वाले पीएच संकेतक से मापा जा सकता है। रसायन विज्ञान, कृषि विज्ञान, चिकित्सा, जल उपचार और कई अन्य अनुप्रयोगों में पीएच के मापन महत्वपूर्ण हैं।

इतिहास

पीएच की अवधारणा सबसे पहले 1909 में कार्ल्सबर्ग प्रयोगशाला में डेनिश केमिस्ट सरेन पीटर लॉरिट्ज सोरेनसेन द्वारा पेश की गई थी।[5] और 1924 में विद्युत रासायनिक कोशिकाओं के संदर्भ में परिभाषाओं और मापों को समायोजित करने के लिए आधुनिक पीएच में संशोधित किया गया था। पहले पत्रों में, अंकन में एच• लोअरकेस p के सबस्क्रिप्ट के रूप में, इस प्रकार: pH•।

साइन पी के लिए, मैं नाम 'हाइड्रोजन आयन एक्सपोनेंट' और प्रतीक pH• प्रस्तावित करता हूं। फिर, हाइड्रोजन आयन घातांक के लिए (pH•) एक विलयन के, संबंधित हाइड्रोजन आयन समतुल्य सांद्रता के सामान्य लघुगणक के ऋणात्मक मान को समझना है।[5]

pH में अक्षर p का सटीक अर्थ विवादित है, क्योंकि सॉरेन्सन ने यह स्पष्ट नहीं किया कि उन्होंने इसका उपयोग क्यों किया।[6] सॉरेन्सन संभावित अंतरों का उपयोग करके पीएच को मापने का एक तरीका बताता है, और यह हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता में 10 की ऋणात्मक शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है। पत्र पी फ्रांसीसी पुइसेंस, जर्मन पोटेन्ज़, या डेनिश पोटेन्स के लिए खड़ा हो सकता है, जिसका अर्थ शक्ति है, या इसका अर्थ संभावित हो सकता है। इनके लिए सभी शब्द फ्रेंच भाषा, जर्मन भाषा और डेनिश भाषा में अक्षर p से शुरू होते हैं - सभी भाषाएँ सोरेनसेन में प्रकाशित हुईं: कार्ल्सबर्ग प्रयोगशाला फ्रेंच भाषी थी, जर्मन वैज्ञानिक प्रकाशन की प्रमुख भाषा थी, और सोरेनसेन डेनिश थी। उन्होंने पेपर में कहीं और भी उसी तरह अक्षर क्यू का उपयोग किया। उसने परीक्षण विलयन p और संदर्भ विलयन q को मनमाने ढंग से लेबल भी किया हो सकता है; ये अक्षर प्रायः जोड़े जाते हैं।[7] कुछ साहित्य सूत्रों का कहना है कि पीएच लैटिन भाषा के पोंडस हाइड्रोजनी (हाइड्रोजन की मात्रा) या पोटेंशिया हाइड्रोजनी (हाइड्रोजन की शक्ति) के लिए खड़ा है, यद्यपि यह सोरेनसेन के लेखन द्वारा समर्थित नहीं है।[8][9][10]

वर्तमान में रसायन विज्ञान में, p सामान्य लघुगणक के लिए खड़ा है, और इसका उपयोग pKa शब्द में भी किया जाता है, अम्ल पृथक्करण स्थिरांक [11] और पीओएच, हीड्राकसीड आयनों के बराबर के लिए उपयोग किया जाता है।

बैक्ट्रियोलॉजिस्ट एलिस कैथरीन इवान्स, जिन्होंने डेयरी और खाद्य सुरक्षा को प्रभावित किया, 1910 के दशक में पीएच मापने के तरीकों को विकसित करने के लिए विलियम मैन्सफील्ड क्लार्क और उनके सहयोगियों को श्रेय दिया, जिसका प्रयोगशाला और औद्योगिक उपयोग पर व्यापक प्रभाव था। अपने संस्मरण में, उन्होंने यह उल्लेख नहीं किया है कि कुछ साल पहले क्लार्क और उनके सहयोगियों को सॉरेन्सन के काम के बारे में कितना या कितना कम पता था।[12]: 10  उसने कहा:

इन अध्ययनों में [बैक्टीरिया के चयापचय के] डॉ. क्लार्क का ध्यान बैक्टीरिया के विकास पर एसिड के प्रभाव को निर्देशित किया गया था। उन्होंने पाया कि यह हाइड्रोजन-आयन सांद्रता की स्थिति में एसिड की तीव्रता है जो उनके विकास को प्रभावित करती है। लेकिन अम्लता को मापने के मौजूदा तरीके एसिड की मात्रा निर्धारित करते हैं, तीव्रता नहीं। इसके बाद, अपने सहयोगियों के साथ, डॉ. क्लार्क ने हाइड्रोजन-आयन सांद्रता को मापने के लिए सटीक तरीके विकसित किए। इन तरीकों ने दुनिया भर में जैविक प्रयोगशालाओं में उपयोग में आने वाली एसिड सामग्री को निर्धारित करने की गलत अनुमापन विधि को बदल दिया। साथ ही वे कई औद्योगिक और अन्य प्रक्रियाओं में लागू पाए गए जिनमें वे व्यापक उपयोग में आए।[12]: 10 

1934 में कैलिफोर्निया प्रौद्योगिकी संस्थान के एक प्रोफेसर अर्नोल्ड ऑरविल बेकमैन ने पीएच को मापने के लिए पहली