पीएच (pH): Difference between revisions

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 उदासीन 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।<ref>{{cite journal | last1 = Lim | first1 = Kieran F. | year = 2006 | title = Negative pH Does Exist | journal = Journal of Chemical Education | volume = 83 | issue = 10 | pages = 1465 | doi=10.1021/ed083p1465| bibcode = 2006JChEd..83.1465L | doi-access = free }}</ref>

<blockquote>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 उपस्थित 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।<ref name="Evans-Memoirs" />{{rp|10<!-- 12 of 65 in PDF-->}}

2010 में, पीएच को मापने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रस्तावित किया गया था, जिसे एकीकृत पूर्ण पीएच स्केल कहा गया था। यह दृष्टिकोण एक सामान्य संदर्भ मानक को विभिन्न विलयनों में उपयोग करने की अनुमति देता है, चाहे उनकी पीएच सीमा कुछ भी हो। एकीकृत निरपेक्ष पीएच स्केल, प्रोटॉन की पूर्ण रासायनिक क्षमता पर आधारित है, जैसा कि लुईस एसिड-बेस सिद्धांत द्वारा परिभाषित किया गया है। यह पैमाने तरल पदार्थ, गैसों और यहां तक कि ठोस पर भी लागू होता है।<ref name="Krossing">{{Cite journal|last1=Himmel|first1=Daniel|last2=Goll|first2=Sascha K.|last3=Leito|first3=Ivo|last4=Krossing|first4=Ingo|date=2010-08-16|title=A Unified pH Scale for All Phases|journal=Angewandte Chemie International Edition|volume=49|issue=38|pages=6885–6888|doi=10.1002/anie.201000252|pmid=20715223|issn=1433-7851}}</ref> एकीकृत निरपेक्ष पीएच पैमाने के लाभों में स्थिरता, सटीकता, और नमूना प्रकार की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए प्रयोज्यता सम्मलित है। यह सटीक और बहुमुखी है क्योंकि यह पीएच मापन के लिए एक सामान्य संदर्भ मानक के रूप में कार्य करता है। यद्यपि, कार्यान्वयन प्रयास, उपस्थित डेटा, जटिलता और संभावित लागत के साथ संगतता कुछ चुनौतियां हैं।

लगभग 2.5 (ca. 0.003 mol/dm³ एसिड) और लगभग 10.5 से ऊपर (ca. 0.0003 mol/dm³ एल्कलाइन) के लिए विशेष प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है, क्योंकि ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, एनर्नस्ट समीकरण उन स्थितियों में टूट जाता है। विभिन्न कारक इसमें योगदान करते हैं। यह नहीं माना जा सकता है कि[[ तरल जंक्शन क्षमता | तरल जंक्शन क्षमता]] पीएच से स्वतंत्र है।<ref name="Feldman">{{cite journal|doi=10.1021/ac60120a014|title=Use and Abuse of pH measurements|journal=Analytical Chemistry|author=Feldman, Isaac |volume=28|pages=1859–1866|year=1956|issue=12}}</ref> इसके अतिरिक्त, अत्यधिक पीएच का अर्थ है कि विलयन केंद्रित है, इसलिए आयनिक शक्ति भिन्नता से इलेक्ट्रोड क्षमता प्रभावित होती है। उच्च पीएच पर ग्लास इलेक्ट्रोड क्षारीय त्रुटि से प्रभावित हो सकता है, क्योंकि इलेक्ट्रोड जैसे {{chem2|Na+}} और {{chem2|K+}} विलयन में केशन की सांद्रता के प्रति संवेदनशील हो जाता है।<ref>{{VogelQuantitative}}, Section 13.19 The glass electrode</ref> विशेष रूप से निर्मित इलेक्ट्रोड उपलब्ध हैं जो आंशिक रूप से इन समस्याओं को दूर करते हैं।

 

शुद्ध जल उदासीन होता है। जब एक एसिड पानी में घुल जाता है, तो पीएच 7 (25 डिग्री सेल्सियस) से कम होगा। जब क्षार (रसायन विज्ञान), या विशेष रूप से क्षार, पानी में घुल जाता है, तो पीएच 7 से अधिक होगा। एक मजबूत एसिड का विलयन, जैसे [[ हाइड्रोक्लोरिक एसिड | हाइड्रोक्लोरिक एसिड]] , 1 mol dm⁻³ की सांद्रता पर का पीएच 0 होता है। [[ सोडियम हाइड्रॉक्साइड | सोडियम हाइड्रॉक्साइड]] जैसे मजबूत क्षार का घोल, 1 mol dm⁻³ सांद्रण का पीएच 14 है। इस प्रकार, मापा पीएच मान ज्यादातर 0 से 14 की सीमा में होगा, यद्यपि ऋणात्मक पीएच मान और 14 से ऊपर के मान पूरी तरह से संभव हैं। चूंकि पीएच लघुगणकीय पैमाना है, एक पीएच इकाई का अंतर हाइड्रोजन आयन सांद्रता में दस गुना अंतर के बराबर है।

 

उदासीनता का पीएच बिल्कुल 7 (25 डिग्री सेल्सियस) नहीं है, यद्यपि ज्यादातर स्थितियो में यह एक अच्छा सन्निकटन है। उदासीनता को उस स्थिति के रूप में परिभाषित किया जाता है जहां [{{chem2|H+}}] = [{{chem2|OH−}}] (या गतिविधियां बराबर हैं)। चूँकि जल का स्व-आयनीकरण इन सान्द्रताओं का गुणनफल धारण करता है [H⁺] × [OH⁻] = K_w, यह देखा जा सकता है कि उदासीनता पर {{radic|1=[H+] = [OH−] = √Kw}}, या pH = pK_w/2. pK_w लगभग 14 है लेकिन आयनिक शक्ति और तापमान पर निर्भर करता है, और इसलिए उदासीनता का पीएच भी करता है। शुद्ध पानी और शुद्ध पानी में [[ सोडियम क्लोराइड | सोडियम क्लोराइड]] का घोल दोनों उदासीन हैं, क्योंकि पानी का स्व-आयनीकरण दोनों आयनों की समान संख्या पैदा करता है। यद्यपि उदासीन NaCl विलयन का पीएच उदासीन शुद्ध पानी से थोड़ा अलग होगा क्योंकि हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्साइड आयनों की गतिविधि आयनिक शक्ति पर निर्भर है, इसलिए K_w आयनिक शक्ति के साथ बदलता रहता है।

यूनाइटेड स्टेट्स डिपार्टमेंट ऑफ एग्रीकल्चर[[ प्राकृतिक संसाधन संरक्षण सेवा | प्राकृतिक संसाधन संरक्षण सेवा]], पूर्व में मृदा संरक्षण सेवा, मृदा पीएच श्रेणी को निम्नानुसार वर्गीकृत करती है:<ref>{{cite web|author=Soil Survey Division Staff|url= http://soils.usda.gov/technical/manual/contents/chapter3.html |title=Soil survey manual.1993. Chapter 3, selected chemical properties. |publisher=Soil Conservation Service. U.S. Department of Agriculture Handbook 18 |access-date=2011-03-12 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20110514151830/http://soils.usda.gov/technical/manual/contents/chapter3.html |archive-date=14 May 2011}}</ref>

! scope="col" |मान

! scope="col" |पीएच रेंज

|अति अम्लीय|| < 3.5

|अत्यधिक अम्लीय|| 3.5–4.4

|बहुत तेज अम्लीय|| 4.5–5.0<!-- BTW to which range belong the value 4.45? was the article written by scientists or by record clerks? -->

|प्रबल अम्लीय|| 5.1–5.5

|मध्यम अम्लीय|| 5.6–6.0

|थोड़ा अम्लीय|| 6.1–6.5

|उदासीन|| 6.6–7.3

|थोड़ा क्षारीय|| 7.4–7.8

|मध्यम क्षारीय|| 7.9–8.4

|प्रबल क्षारीय|| 8.5–9.0

|बहुत तेज क्षारीय|| 9.0–10.5

|अति क्षारीय || > 10.5

क्षेत्र में मिट्टी विषम कोलाइडल प्रणाली है जिसमें रेत, गाद, मिट्टी, सूक्ष्मजीव, पौधों की जड़ें, और असंख्य अन्य जीवित कोशिकाएं और सड़ने वाले कार्बनिक पदार्थ सम्मलित 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> H⁺ की सांद्रता की मात्रा निर्धारित करने के लिए इस तरह की 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।₂ (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 H⁺ को सम्मलित करता है, 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 सामान्यतः 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, H⁺ की गतिविधि वास्तव में सांद्रता के अतिरिक्त परिमाणित किया जा रहा है। H⁺ गतिविधि को कभी-कभी प्रभावी H⁺ कहा जाता है, 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⁺ इनकी ओर आकर्षित आयन H⁺ के साथ साम्यावस्था में होते हैं, मिट्टी के घोल में आयन हैं। 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 M CaCl₂ का उपयोग 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 M CaCl₂ का उपयोग करना सभी घुलनशील आयनों को जलीय चरण में कोलाइडयन सतहों के करीब लाता है, और H⁺ की अनुमति देता है उनके करीब मापी जाने वाली गतिविधि। 0.01 M CaCl₂ का उपयोग करना विलयन जिससे H⁺  गतिविधि के अधिक सुसंगत, मात्रात्मक अनुमान की अनुमति मिलती है, खासकर यदि विविध मिट्टी के नमूनों की तुलना स्थान और समय में की जा रही हो।

पीएच-निर्भर पौधे रंजक जिनका उपयोग पीएच संकेतक के रूप में किया जा सकता है, कई पौधों में पाए जाते हैं, जिनमें[[ हिबिस्कुस | हिबिस्कुस]], लाल गोभी ([[ एंथोसायनिन | एंथोसायनिन]] ) और अंगूर ([[ लाल शराब | लाल शराब]] ) सम्मलित हैं। खट्टे फलों का रस मुख्य रूप से अम्लीय होता है क्योंकि इसमें[[ साइट्रस | साइट्रस]] एसिड होता है। अन्य[[ कार्बोज़ाइलिक तेजाब | कार्बोज़ाइलिक तेजाब]] कई जीवित प्रणालियों में पाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, [[ दुग्धाम्ल | दुग्धाम्ल]] मांसपेशियों की गतिविधि द्वारा निर्मित होता है। एडेनोसाइन ट्राइ[[ फास्फेट | फास्फेट]] जैसे फॉस्फेट डेरिवेटिव्स के [[ प्रोटोनेशन | प्रोटोनेशन]] की स्थिति पीएच-निर्भर है। ऑक्सीजन-परिवहन एंजाइम [[ हीमोग्लोबिन | हीमोग्लोबिन]] की कार्यप्रणाली पीएच द्वारा रूट प्रभाव के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया से प्रभावित होती है।

यद्यपि, K का अनुमान लगाना कठिन है{{su|b=S|p=*}} समुद्री जल में, अन्यथा अधिक सीधे मुक्त पैमाने की उपयोगिता को सीमित करना।

C,[[ विश्लेषणात्मक एकाग्रता | विश्लेषणात्मक सांद्रता]] के लिए खड़ा है। कुछ पाठों में, एक द्रव्यमान संतुलन समीकरण को आवेश संतुलन के समीकरण से बदल दिया जाता है। यह इस तरह के साधारण स्थितियो के लिए �