पीएच (pH): Difference between revisions
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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। | ||
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 | 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 सामान्यतः 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] === | ||
यह 1909 में सॉरेन्सन की मूल परिभाषा थी,<ref name="Sor">{{cite web|url=http://www.carlsberggroup.com/Company/heritage/Research/Pages/pHValue.aspx |title=Carlsberg Group Company History Page |publisher=Carlsberggroup.com |archive-url=https://web.archive.org/web/20140118043012/http://www.carlsberggroup.com/Company/heritage/Research/Pages/pHValue.aspx |archive-date=18 January 2014 |url-status=live |access-date=7 May 2013}}</ref> जिसे 1924 में पीएच के पक्ष में स्थानांतरित कर दिया गया था। [ | यह 1909 में सॉरेन्सन की मूल परिभाषा थी,<ref name="Sor">{{cite web|url=http://www.carlsberggroup.com/Company/heritage/Research/Pages/pHValue.aspx |title=Carlsberg Group Company History Page |publisher=Carlsberggroup.com |archive-url=https://web.archive.org/web/20140118043012/http://www.carlsberggroup.com/Company/heritage/Research/Pages/pHValue.aspx |archive-date=18 January 2014 |url-status=live |access-date=7 May 2013}}</ref> जिसे 1924 में पीएच के पक्ष में स्थानांतरित कर दिया गया था। [H] हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता है, जिसे [{{chem2|H(+)}}] निरूपित किया गया है आधुनिक रसायन विज्ञान में, जिसमें सांद्रता की इकाइयाँ प्रतीत होती हैं। अधिक सही ढंग से, तनु घोल में {{chem2|H(+)}} की थर्मोडायनामिक गतिविधि प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए [H<sup>+</sup>]/c<sub>0</sub>, जहां मानक अवस्था सांद्रता c<sub>0</sub> = 1 mol/L है। यह अनुपात एक शुद्ध संख्या है जिसका लघुगणक परिभाषित किया जा सकता है। | ||
यद्यपि, हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता के संदर्भ में इलेक्ट्रोड को कैलिब्रेट करने पर सीधे हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता को मापना संभव है। ऐसा करने का एक तरीका, जिसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट की अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता की उपस्थिति में मजबूत क्षारीय की ज्ञात सांद्रता के विलयन के साथ | यद्यपि, हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता के संदर्भ में इलेक्ट्रोड को कैलिब्रेट करने पर सीधे हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता को मापना संभव है। ऐसा करने का एक तरीका, जिसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट की अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता की उपस्थिति में मजबूत क्षारीय की ज्ञात सांद्रता के विलयन के साथ मजबूत एसिड की ज्ञात सांद्रता के विलयन का अनुमापन करना है। चूँकि अम्ल और क्षार की सांद्रता ज्ञात है, इसलिए हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता की गणना करना आसान है ताकि मापी गई क्षमता को सांद्रता के साथ सहसंबद्ध किया जा सके। सामान्यतः ग्रैन प्लॉट इलेक्ट्रोड अंशांकन का उपयोग करके किया जाता है।<ref>{{cite journal| volume=42 |doi=10.1021/ed042p375| last=Rossotti| first=F.J.C.|author2=Rossotti, H.|year=1965|title=Potentiometric titrations solution containing the background electrolyte. |journal=J. Chem. Educ.}}</ref> इस प्रकार, इस प्रक्रिया का उपयोग करने का प्रभाव गतिविधि को सांद्रता के संख्यात्मक मान के बराबर बनाना है। | ||
ग्लास इलेक्ट्रोड (और अन्य [[ आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड | आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड]] ) को जांच की जा रही माध्यम के समान एक माध्यम में कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, यदि कोई समुद्री जल के नमूने के पीएच को मापना चाहता है, तो इलेक्ट्रोड को उसकी रासायनिक संरचना में समुद्री जल के समान एक विलयन में कैलिब्रेट किया जाना चाहिए, जैसा कि नीचे बताया गया है। | ग्लास इलेक्ट्रोड (और अन्य [[ आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड |आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड]]) को जांच की जा रही माध्यम के समान एक माध्यम में कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, यदि कोई समुद्री जल के नमूने के पीएच को मापना चाहता है, तो इलेक्ट्रोड को उसकी रासायनिक संरचना में समुद्री जल के समान एक विलयन में कैलिब्रेट किया जाना चाहिए, जैसा कि नीचे बताया गया है। | ||
पी [एच] और पीएच के बीच का अंतर काफी छोटा है। यह | पी [एच] और पीएच के बीच का अंतर काफी छोटा है। यह <ref>{{VogelQuantitative}}, Section 13.23, "Determination of pH"</ref> pH = p[H] + 0.04 बताया गया है। दोनों प्रकार के मापन के लिए पीएच शब्द का उपयोग करना समान्य बात है। | ||
===पीएच सूचक === | ===पीएच सूचक === | ||
{{Main| | {{Main|पीएच सूचक}} | ||
{| class="wikitable floatright" | {| class="wikitable floatright" | ||
|+ | |+ सामान्य विलयनों का औसत पीएच | ||
! | !पदार्थ | ||
! | !पीएच रेंज | ||
! | !प्रकार | ||
|- | |- | ||
| [[Sulfuric acid| | | [[Sulfuric acid|बैटरी का अम्ल]] | ||
| style="background-color: #CC0000; text-align: center; color: #ffffff" | < 1 | | style="background-color: #CC0000; text-align: center; color: #ffffff" | < 1 | ||
| rowspan="6" style="text-align: center" | [[Acid]] | | rowspan="6" style="text-align: center" | [[Acid|अम्ल]] | ||
|- | |- | ||
| [[Gastric acid]] | | [[Gastric acid|गैस्ट्रिक अम्ल]] | ||
| style="background-color: #EE0000; text-align: center; color: #ffffff" | 1.0 – 1.5 | | style="background-color: #EE0000; text-align: center; color: #ffffff" | 1.0 – 1.5 | ||
|- | |- | ||
| [[Vinegar]] | | [[Vinegar|सिरका]] | ||
| style="background-color: #FF6600; text-align: center" | 2.5 | | style="background-color: #FF6600; text-align: center" | 2.5 | ||
|- | |- | ||
| [[Orange juice]] | | [[Orange juice|संतरे का रस]] | ||
| style="background-color: #FF9900; text-align: center" | 3.3 – 4.2 | | style="background-color: #FF9900; text-align: center" | 3.3 – 4.2 | ||
|- | |- | ||
| [[Coffee| | | [[Coffee|ब्लैक कॉफ़ी]] | ||
| style="background-color: #ffff00 ; text-align: center" | 5 – 5.03 | | style="background-color: #ffff00 ; text-align: center" | 5 – 5.03 | ||
|- | |- | ||
| [[Milk]] | | [[Milk|दूध]] | ||
| style="background-color: #99cc33; text-align: center" | 6.5 – 6.8 | | style="background-color: #99cc33; text-align: center" | 6.5 – 6.8 | ||
|- | |- | ||
| [[Pure water]] | | [[Pure water|शुद्ध जल]] पर 25 °C | ||
| style="background-color: #339933; text-align: center; color: #ffffff" | 7 | | style="background-color: #339933; text-align: center; color: #ffffff" | 7 | ||
| style="text-align: center" | | | style="text-align: center" | न्यूट्रल | ||
|- | |- | ||
| [[Sea water]] | | [[Sea water|समुद्र का पानी]] | ||
| style="background-color: #19cdff; text-align: center; color: #000000" | 7.5 – 8.4 | | style="background-color: #19cdff; text-align: center; color: #000000" | 7.5 – 8.4 | ||
| rowspan="4" style="text-align: center" | [[Base (chemistry)| | | rowspan="4" style="text-align: center" | [[Base (chemistry)|आधार]] | ||
|- | |- | ||
| [[Ammonia]] | | [[Ammonia|अमोनिया]] | ||
| style="background-color: #3333ff; text-align: center; color: #FFFFFF" " | 11.0 – 11.5 | | style="background-color: #3333ff; text-align: center; color: #FFFFFF" " | 11.0 – 11.5 | ||
|- | |- | ||
| [[Bleach]] | | [[Bleach|ब्लीच]] | ||
| style="background-color: #330099; text-align: center; color: #FFFFFF" " | 12.5 | | style="background-color: #330099; text-align: center; color: #FFFFFF" " | 12.5 | ||
|- | |- | ||
| [[Lye]] | | [[Lye|लाइ]] | ||
| style="background-color: #330066; text-align: center; color: #FFFFFF" " | 13.0 – 13.6 | | style="background-color: #330066; text-align: center; color: #FFFFFF" " | 13.0 – 13.6 | ||
|} | |} | ||
संकेतक का उपयोग पीएच को मापने के लिए किया जा सकता है, इस तथ्य का उपयोग करके कि उनका रंग पीएच के साथ बदलता है। एक मानक रंग चार्ट के साथ एक परीक्षण विलयन के रंग की दृश्य तुलना पीएच को निकटतम पूर्ण संख्या में मापने का | संकेतक का उपयोग पीएच को मापने के लिए किया जा सकता है, इस तथ्य का उपयोग करके कि उनका रंग पीएच के साथ बदलता है। एक मानक रंग चार्ट के साथ एक परीक्षण विलयन के रंग की दृश्य तुलना पीएच को निकटतम पूर्ण संख्या में मापने का साधन प्रदान करती है। वर्णमापक (रसायन विज्ञान) या [[ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर | स्पेक्ट्रोफोटोमीटर]] का उपयोग करके रंग को स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक रूप से मापा जाता है तो अधिक सटीक माप संभव है। सार्वभौमिक संकेतक कई संकेतकों का मिश्रण होता है जैसे पीएच 2 से पीएच 10 तक लगातार रंग परिवर्तन होता है। पीएच मापने की एक वैकल्पिक विधि एक इलेक्ट्रॉनिक पीएच मीटर का उपयोग कर रही है, जो सीधे पीएच-संवेदी इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच वोल्टेज अंतर को मापता है। | ||
===पीओएच === | ===पीओएच === | ||
पीओएच को कभी-कभी हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता के माप के रूप में | पीओएच को कभी-कभी हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता के माप के रूप में {{chem2|OH−}} प्रयोग किया जाता है, पीओएच मान पीएच माप से प्राप्त होते हैं। पानी में हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता से संबंधित है | ||
:<math chem="">[\ce{OH^-}] = \frac{K_\ce{W}}{[\ce{H^+}]}</math> | :<math chem="">[\ce{OH^-}] = \frac{K_\ce{W}}{[\ce{H^+}]}</math> | ||
जहां | जहां ''K<sub>w</sub>'' जल का स्व-आयनीकरण है | जल का स्व-आयनीकरण स्थिरांक है। लघुगणक लेना | ||
:<math chem="">\ce{pOH} = \ce{p}K_\ce{W} - \ce{pH}</math> | :<math chem="">\ce{pOH} = \ce{p}K_\ce{W} - \ce{pH}</math> | ||
तो, कमरे के तापमान पर, पीओएच ≈ 14 - पीएच। यद्यपि यह | तो, कमरे के तापमान पर, पीओएच ≈ 14 - पीएच। यद्यपि यह अन्य परिस्थितियों में, जैसे कि[[ क्षारीय मिट्टी | क्षारीय मिट्टी]] की माप में सख्ती से मान्य नहीं है। | ||
=== गैर-जलीय विलयन === | |||
हाइड्रोजन आयन सांद्रता (गतिविधियों) को गैर-जलीय सॉल्वैंट्स में मापा जा सकता है। इन मापों के आधार पर पीएच मान जलीय पीएच मानों से भिन्न पैमाने के होते हैं, क्योंकि गतिविधि (रसायन विज्ञान) विभिन्न मानक अवस्थाओं से संबंधित होती है। हाइड्रोजन आयन गतिविधि, ए<sub>H<sup>+</sup></sub>, परिभाषित किया जा सकता<ref name="GoldBook">{{GoldBookRef|title=activity (relative activity), ''a''|file=A00115}}</ref><ref name="GreenBook">{{GreenBookRef2nd|pages=49–50}}</ref> जैसा: | |||
:<math chem="">a_\ce{H+} = \exp\left (\frac{\mu_\ce{H+} - \mu^{\ominus}_\ce{H+}}{RT}\right )</math> | |||
कहाँ μ<sub>H<sup>+</sup></sub> हाइड्रोजन आयन की [[ रासायनिक क्षमता | रासायनिक क्षमता]] है, <math chem="">\mu^{\ominus}_\ce{H+}</math> चयनित मानक अवस्था में इसकी रासायनिक क्षमता है, R गैस स्थिरांक है और T [[ थर्मोडायनामिक तापमान | थर्मोडायनामिक तापमान]] है। इसलिए, अलग-अलग सॉल्वेटेड प्रोटॉन आयनों जैसे लिओनियम आयनों के कारण विभिन्न पैमानों पर पीएच मानों की सीधे तुलना नहीं की जा सकती है, जिसके लिए इंटरसॉल्वेंट स्केल की आवश्यकता होती है जिसमें लिओनियम आयन | हाइड्रोनियम/लियोनियम आयन का स्थानांतरण गतिविधि गुणांक शामिल होता है। | |||
पीएच एक [[ अम्लता समारोह | अम्लता समारोह]] का एक उदाहरण है। अन्य अम्लता कार्यों को परिभाषित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, [[ हैमेट अम्लता समारोह | हैमेट अम्लता समारोह]] , एच<sub>0</sub>, [[ सुपर एसिड | सुपर एसिड]] के संबंध में विकसित किया गया है।<blockquote><blockquote> | |||
=== पीएच की चरम सीमा === | === पीएच की चरम सीमा === | ||
लगभग 2.5 (ca. 0.003 mol (यूनिट)/dm) से नीचे pH का मापन<sup>3</sup> एसिड) और लगभग 10.5 से ऊपर (ca. 0.0003 mol/dm)<sup>3</sup> एल्कलाइन) के लिए विशेष प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है, क्योंकि ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, Nernst 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 अलावा, 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 केशन की सांद्रता के प्रति संवेदनशील हो जाता है {{chem2|Na+}} और {{chem2|K+}} विलयन में।<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। | लगभग 2.5 (ca. 0.003 mol (यूनिट)/dm) से नीचे pH का मापन<sup>3</sup> एसिड) और लगभग 10.5 से ऊपर (ca. 0.0003 mol/dm)<sup>3</sup> एल्कलाइन) के लिए विशेष प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है, क्योंकि ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, Nernst 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 अलावा, 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 केशन की सांद्रता के प्रति संवेदनशील हो जाता है {{chem2|Na+}} और {{chem2|K+}} विलयन में।<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। | ||
| Line 125: | Line 129: | ||
=== एकीकृत निरपेक्ष पीएच स्केल === | === एकीकृत निरपेक्ष पीएच स्केल === | ||
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==== मिट्टी का पीएच मापना ==== | ==== मिट्टी का पीएच मापना ==== | ||
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 | 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 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, 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। | 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। | ||
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=== समुद्री जल === | === समुद्री जल === | ||
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[[ समुद्री जल | समुद्री जल]] का पीएच | [[ समुद्री जल | समुद्री जल]] का पीएच सामान्यतः 7.4 और 8.5 के बीच की सीमा तक सीमित होता है।<ref name="Chester Marine Geochem">{{cite book|last=Chester, Jickells|first=Roy, Tim|title=Marine Geochemistry|date=2012|publisher=Blackwell Publishing|isbn=978-1-118-34907-6}}</ref> यह महासागर के कार्बन चक्र#महासागर में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, और कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन#ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के कारण चल रहे [[ महासागर अम्लीकरण | महासागर अम्लीकरण]] के प्रमाण हैं।<ref name="raven05">{{cite book| author=Royal Society |url= http://dge.stanford.edu/labs/caldeiralab/Caldeira%20downloads/RoyalSociety_OceanAcidification.pdf|year=2005|title=Ocean acidification due to increasing atmospheric carbon dioxide|isbn=978-0-85403-617-2|url-status=live|archive-url= https://web.archive.org/web/20100716000207/http://dge.stanford.edu/labs/caldeiralab/Caldeira%20downloads/RoyalSociety_OceanAcidification.pdf|archive-date=16 July 2010}}</ref> यद्यपि, पीएच माप समुद्री जल की रासायनिक संपत्ति से जटिल है, और रासायनिक समुद्री विज्ञान में कई अलग पीएच पैमाने मौजूद हैं।<ref name="zeebe">Zeebe, R. E. and Wolf-Gladrow, D. (2001) ''CO<sub>2</sub> in seawater: equilibrium, kinetics, isotopes'', Elsevier Science B.V., Amsterdam, Netherlands {{ISBN|0-444-50946-1}}</ref> | ||
पीएच पैमाने की अपनी परिचालन परिभाषा के हिस्से के रूप में, आईयूपीएसी पीएच मानों की एक श्रृंखला में बफर विलयनों की एक श्रृंखला को परिभाषित करता है (प्रायः [[ राष्ट्रीय मानक ब्यूरो | राष्ट्रीय मानक ब्यूरो]] (एनबीएस) या राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान (एनआईएसटी) पदनाम के साथ चिह्नित)। समुद्री जल (≈0.7) की तुलना में इन विलयनों में अपेक्षाकृत कम आयनिक शक्ति (≈0.1) होती है, और परिणामस्वरूप, समुद्री जल के पीएच को चिह्नित करने में उपयोग के लिए अनुशंसित नहीं किया जाता है, क्योंकि आयनिक शक्ति के अंतर मानक इलेक्ट्रोड में परिवर्तन का कारण बनते हैं। क्षमता। इस समस्या को हल करने के लिए [[ कृत्रिम समुद्री जल | कृत्रिम समुद्री जल]] पर आधारित बफ़र्स की एक वैकल्पिक श्रृंखला विकसित की गई थी।<ref>{{cite journal|doi=10.1016/0011-7471(73)90101-0|author=Hansson, I.|year=1973|title=A new set of pH-scales and standard buffers for seawater|journal=Deep-Sea Research|volume=20|pages=479–491| issue= 5| bibcode= 1973DSRA...20..479H}}</ref> यह नई श्रृंखला नमूनों और बफ़र्स के बीच आयनिक शक्ति के अंतर की समस्या को हल करती है, और नए पीएच पैमाने को 'कुल पैमाने' के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसे प्रायः पीएच के रूप में दर्शाया जाता है।<sub>T</sub>. [[ सल्फेट | सल्फेट]] आयनों वाले माध्यम का उपयोग करके कुल पैमाने को परिभाषित किया गया था। ये आयन प्रोटोनेशन का अनुभव करते हैं, {{chem2|H+}} + {{chem|SO|4|2-| ↔ HSO|4|-}}, जैसे कि कुल पैमाने में दोनों [[ प्रोटॉन | प्रोटॉन]] (मुक्त हाइड्रोजन आयन) और हाइड्रोजन सल्फेट आयनों का प्रभाव शामिल है: | पीएच पैमाने की अपनी परिचालन परिभाषा के हिस्से के रूप में, आईयूपीएसी पीएच मानों की एक श्रृंखला में बफर विलयनों की एक श्रृंखला को परिभाषित करता है (प्रायः [[ राष्ट्रीय मानक ब्यूरो | राष्ट्रीय मानक ब्यूरो]] (एनबीएस) या राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान (एनआईएसटी) पदनाम के साथ चिह्नित)। समुद्री जल (≈0.7) की तुलना में इन विलयनों में अपेक्षाकृत कम आयनिक शक्ति (≈0.1) होती है, और परिणामस्वरूप, समुद्री जल के पीएच को चिह्नित करने में उपयोग के लिए अनुशंसित नहीं किया जाता है, क्योंकि आयनिक शक्ति के अंतर मानक इलेक्ट्रोड में परिवर्तन का कारण बनते हैं। क्षमता। इस समस्या को हल करने के लिए [[ कृत्रिम समुद्री जल | कृत्रिम समुद्री जल]] पर आधारित बफ़र्स की एक वैकल्पिक श्रृंखला विकसित की गई थी।<ref>{{cite journal|doi=10.1016/0011-7471(73)90101-0|author=Hansson, I.|year=1973|title=A new set of pH-scales and standard buffers for seawater|journal=Deep-Sea Research|volume=20|pages=479–491| issue= 5| bibcode= 1973DSRA...20..479H}}</ref> यह नई श्रृंखला नमूनों और बफ़र्स के बीच आयनिक शक्ति के अंतर की समस्या को हल करती है, और नए पीएच पैमाने को 'कुल पैमाने' के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसे प्रायः पीएच के रूप में दर्शाया जाता है।<sub>T</sub>. [[ सल्फेट | सल्फेट]] आयनों वाले माध्यम का उपयोग करके कुल पैमाने को परिभाषित किया गया था। ये आयन प्रोटोनेशन का अनुभव करते हैं, {{chem2|H+}} + {{chem|SO|4|2-| ↔ HSO|4|-}}, जैसे कि कुल पैमाने में दोनों [[ प्रोटॉन | प्रोटॉन]] (मुक्त हाइड्रोजन आयन) और हाइड्रोजन सल्फेट आयनों का प्रभाव शामिल है: | ||
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: पीएच<sub>T</sub> = −लॉग([{{chem2|H+}}]<sub>F</sub> + [{{chem|HSO|4|-}}]) = -लॉग{{hsp}}[{{chem2|H+}}]<sub>T</sub> | : पीएच<sub>T</sub> = −लॉग([{{chem2|H+}}]<sub>F</sub> + [{{chem|HSO|4|-}}]) = -लॉग{{hsp}}[{{chem2|H+}}]<sub>T</sub> | ||
: पीएच<sub>SWS</sub> = - लॉग ({{chem2|H+}}]<sub>F</sub> + [{{chem|HSO|4|-}}] + [एचएफ]) = -लॉग{{hsp}}[में]<sub>SWS</sub> | : पीएच<sub>SWS</sub> = - लॉग ({{chem2|H+}}]<sub>F</sub> + [{{chem|HSO|4|-}}] + [एचएफ]) = -लॉग{{hsp}}[में]<sub>SWS</sub> | ||
व्यावहारिक रूप से, तीन समुद्री जल पीएच स्केल उनके मूल्यों में 0.10 पीएच इकाइयों तक भिन्न होते हैं, अंतर जो | व्यावहारिक रूप से, तीन समुद्री जल पीएच स्केल उनके मूल्यों में 0.10 पीएच इकाइयों तक भिन्न होते हैं, अंतर जो सामान्यतः आवश्यक पीएच माप की सटीकता से बहुत अधिक होते हैं, विशेष रूप से, महासागर के [[ कुल अकार्बनिक कार्बन | कुल अकार्बनिक कार्बन]] के संबंध में।<ref name="zeebe" />चूंकि यह सल्फेट और फ्लोराइड आयनों के विचार को छोड़ देता है, मुक्त पैमाना कुल और समुद्री जल दोनों पैमानों से काफी अलग है। फ्लोराइड आयन के सापेक्ष महत्वहीन होने के कारण, कुल और समुद्री जल के पैमाने में बहुत कम अंतर होता है। | ||
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