אני חושב שהפעם הראשונה שנתקלתי במד PH או לפחות בצורך במד דיגיטלי, טסטר כזה שנועד למדידת חומציות היתה עוד בתיכון.
כשהתעניינתי ובדקתי לאפשרויות עם חברים ומשפחה הופנתי למד האולטימטיבי באותם זמנים, נייר לקמוס.
כמובן שהשימוש בנייר לקמוס לבדיקת PH הוא לא מהשימושים הנוחים והמדוייקים הקיימים וכבר אז הרגשתי בקושי להשתמש בנייר זה. כשאני אומר לא מדוייק אני מתכוון לכך שהנייר מראה תוצאות אמינות, אך התוצאות שמופיעות אינן עם שבר עשרוני מאחוריהן, ולכן אפשר לדעת בערך מה התוצאה, אם כי היא אמינה.
מאז התפתחה הטכנולוגיה רבות, וכיום ניתן למצוא מדי pH דיגיטלים במחירים מעולים ברחבי האינטרנט, אם כי לא כולם אמינים באותה מידה. במאמר זה נסקור את כל נושא ה – pH. ננסה גם להבין מה הטכנולוגיה הזמינה היום, האם היא מדוייקת וכיצד משתמשים בה. לכל שאלה הרגישו חופשי לשאול!
מה זה pH
בקצרה. pH הינו מדד למדידת כמה תמיסה נתונה חמוצה, ניטרלית או ההפך בסיסית.
המדד, אשר לרוב נמצא בסקאלה שבין 0-14 מלמד אותנו לרוב על אחת מתכונות אלה על התרכובת הנמדדת:
- ניטרליות – כאשר התוצאה נמצאת באיזור ה- 7.
- חומציות – כאשר התוצאה נמוכה מ – 7.
- בסיסיות – כאשר התוצאה גבוהה מ – 7.
בטריות? אוי אוי כמה הן חמוצות, יושבות על איזור ה – 0 במדד ה – pH.
מאחר והיוני מימן "מבשרים" כי מדובר בחומר חומצי, אנו מודדים אותם כדי לדעת את ה – pH. כלומר ה- pH בודק את הריכוז בתמיסה או יותר נכון את הריכוז המולרי בליטר.
כיצד אפשר למדוד pH
כאמור בדיקת ה – pH מתבססת על בדיקת ריכוז יוני הידרוניום בתמיסה נתונה.
מאחר וההידרוניום הוא מאוד "חומצי", משמע שככל שהמים חמוצים יותר ככה יהיה ריכוז גבוה יותר של היונים ובעזרת מכשור שונה שמודד את ריכוז היונים ניתן לדעת מה חוזק החומצה.
בהמשך נלמד על השיטות הנפוצות של אינדיקטורים ומכשירים חשמליים למדידת ה -pH. לרוב מדובר במכשירים חשמליים שבעזרת אלגוריתמים בודקים את הריכוזים השונים ומחליטים כמה התמיסה בסיסית או חומצית.
בגדול כל קפיצה של 1 במדד מבשרת קפיצה של פי 10 בריכוז היונים. נגיד הריכוז pH 6 גבוע פי 10 מ – 7 ופי – 100 מ- 8.
מה השיטה המדוייקת ביותר למדידת pH ומה כדאי לקנות
מדובר בעצם בשתי שאלות שונות שלאו דווקא קשורות. הרי ברור לנו שכדאי לקנות את מודד החומציות המדוייק ביותר, מצד שני ברור לנו שהוא גם יקר יותר מאחרים ולא בטוח שאנחנו צריכים אותו.
לכן כדאי שנסקור את השיטות השונות והדרכים לבדיקת pH ואז נוכל להגיע למסקנה מה הכי מתאים לנו.
מד pH אלקטרוני
באם נציץ ונסתכל בתוך רוב מדי החומציות האלקטרונים המככבים ברשת, נשים לב כי הם מכילים מן זכוכית קטנה ומעניינת. תאמת אני בעצמי הופתעתי כשראיתי אותה וחששתי שקניתי בתחילה פנס ולא מד חומציות.
אותה זכוכית קטנה בעצם בודקת את "פוטנציאל החיזור" של ההדגימה הנמדדת. למעשה נמדד פוטנציאל החיזור שמושפע מריכוזי יוני ההידרוניום בלבד. למען האמת, אותו פוטנציאל מוכנס למשוואת נרנסט וכך מחושב ריכוז היונים.
מדובר בבדיקה מדוייקת מאוד אשר לרוב בשימוש מעבדות. עם זאת, ניתן למצוא לעיתים גם מד אלקטרוני זול, אך מניסיון אישי הדיוק שלו אינו מספק וגם זמן החיים שלו יחסית נמוך. רוב המכשירים הזולים לא נגד מים בשום תקן ומהר מאוד מחזירים נשמתם לבורא.
כיצד לנקות ולאכסן את מד ה - pH הדיגיטלי
התשובה לשאלה הזאת צריכה להיות קשורה כמובן בסוג המד שיש בידכם.
יש מדים סטנדרטים (אלה עם עינית הזכוכית) אשר מספיק לשטוף אותם עם מים ולאחסן אותם סגורים עם מעט לחות בתוך המכסה שלהם. עם זאת שיטה זאת ובטח מכשירים כאלה לרוב לא יספקו את הדיוק המקסימלי שבדר"כ נרשם מהם.
גם אכסון הראש הוא קריטי כאשר יש ראשים רגישים שצריך להשאיר אותם מאוכסנים ב – "soaking solution". תמיסה שיעודה הוא לשמור על הראש. תמיסה זאת גם לעיתי נועדה רק לנקות את הראש מדי כמה חודשים ע"י השריה חד פעמית של הראש בתוך התמיסה.
בכל אופן חשוב להזהיר ולומר לא לאכסן שום חלק של מדי ה PH בתוך מים רגילים או מזוקקים. הדבר יגרום למשיכת יונים מתוך הראש (Probe) מה שיגרום לאי דיוקים ואפילו להרס שלו.
אינדיקטור pH כגון נייר לקמוס
למי שלא מעודכן, אינדיקטור הוא חומר כימי כלשהוא המשנה את צבעו בתנאים שונים. בדיוק כמו בדיקת הריון ובדיקת ביוץ שאפשר למצוא בכל בית מרקחת.
קיימים גם חומרים כימיים המשנים את צבעם בתנאי pH שונים. חומרים אלה אם כן משמשים כאינדיקטורים לבדיקת החומציות של תמיסות שונות. יש לציין שלרוב כל חומר משנה את צבעו ומגיב ברמות pH ספציפיות ולכן חלק מהניירות לבדיקת חומציות מכילים מספר חומרים יחד!
אחד מהאינדיקטורים המפורסמים והוותיקים ביותר הוא "נייר לקמוס". נייר לקמוס מכיל את החומר הכימי שנלקח מחֲזָזִיות, סוגי אצות שחברו להם עם פטריות ונחשבים לאחד מהיצורים הישרדותיים ביותר. אתם בטח מכירים אותם מכל הטיולים השנתיים שלכם כאשר על האבנים והעצים לפעמים ניתן לראות מן פטריה/אצה בצבעים שונים שקשה או בלתי אפשרי לקלף ולהוציא מהמקום.
בכל מקרה, אותו צבע שנלקח מהחזזיות משמש בנייר הלקמוס כאינדיקטור האם התמיסה היא חומצית או בסיסית.
שימו לב! נייר הלקמוס הוא לרוב אמין אם כי לא מדוייק ברמה גבוהה ולכן לא נשתמש בו אם נרצה לדעת את רמת הבסיסיות/חמיצות במדוייק.
לרוב נראה כי נייר הלקמוס הוא בצבע כתום. זה צבעו בגבול חומציות של 4.5–8.3.
במידה ומדובר בנייר כחול, הוא יהפך לאדום בתנאים חומציים.
במידה ומדובר בנייר אדום, הוא יהפך כחול בתנאים בסיסיים.
עובדות מענינות על pH
- טמפרטורה – הטמפרטורה משפיעה על ערך ה – pH. הדבר מתרחש מאחר ועם עליית הטמפטורה מתפרקות מולקולות המים, מה שגורם לריכוז חומצי גבוה יותר ומכאן לירידת ה – pH.
לדוגמא תמיסה אשר בטמפרטורה של 25°C תהיה עם pH של 7, תהיה עם pH של 7.47 כאשר תנחת ל – 0 מעלות צלזיוס. - pH נייטרלי – בכל נוזל נטרלי נמדוד pH בערך 7. זאת מאחר ותמיסה זאת (לרוב מים מזוקקים) תכיל יוני הידרוקסיד באותו ריכוז של יוני ההידרוניום. שיווי משקל זה נותן לנו את הערך הניטרלי 7.
- כל נוזל המבוסס על מים יכול להיות בסיסי, חומצי או ניטרלי. לא גדול? מה שכן שמנים ועוד מס' חומרים אחרים לא חומציים, בסיסיים או ניטרליים.
- המטבח שלנו מלא בחומרים מעניינים אשר יכולים להיות מאוד חומציים או מאוד בסיסיים. לדוגמא חומץ וינגר. סודה לשתיים, מלח לימון ועוד, הינם משני קצוות המתרס ומאוד מנוגדים. זוכרים איזה הר געש מתקבל מערבוב של סודה לשתיה עם חומץ?
- גם הגוף שלנו הוא מעבדה שלמה לחומרים בסיסיים וחומציים. הרי הבטן, הקיבה שלנו, מכילה חומצות כדי לעכל את האוכל, ה – pH שם עשוי להגיע עד ל – 2. לעומת זאת, הלבלב מפריש חומרים הנועדו לאזן זאת והם מאוד בסיסיים.
- מד מטר pH סטנדרטי מצריך ניקוי תמידי מאחר והחיישן עשוי להזדהם מכל דגימה שנשתמש בה. לי אישית יצא להשתמש רבות ולראות כי דגימות מסויימות אשר היו מקבלות נגיד pH 7, היו יוצאות לי בערך 7.3 pH בגלל שהחיישן לא נקי. לכן חשוב בצורה קבועה לנקות את החיישן בסיום כל שימוש על מנת לשמור על הדיוק בבדיקות הבאות.
- ישנם המון סוגים של ראשי בדיקה (Probe) בעיקר למכשירים המתקדמים שבהם אשר גם להחליף ראשים. אני נוהג להחליף בין שני ראשים. ראש סטנדרטי עם בועת זכוכית (Bulb) וראש חד (Spear) מתאים לבדיקת דברים מוצקים, חד, דק, נוח אך מאוד רגיש.
מה המחיר של מד pH
כל מכשיר pH מטר כלשהוא שתחפשו יכול להיות בעל מאפיינים שונים ולכן המחירים כל כך משתנים.
כשסקרתי בעצמי וחיפשי מד pH דיגיטלי אולטימטיבי, גיליתי עולם גדול ומבולבל ברחבי הרשת בנושא הזה. המחירים עשויים להתחיל מ 5$ ועד מאות דולרים. נראה כי המכשירים המומלצים ביותר נעים (בחישוב עלות מול תועלת) באיזור ה50-100$ ולכן כדאי לרוב להגיע עם תקציב דומה בשביל להשיג מכשיר אמין שיחזיק זמן ויראה את איכותו.
המלצת קנייה
המלצת הקנייה למד pH באה מתוך המון ניסיון. המד למדידת החומציות המומלץ ביותר מבחינתנו זה המד המצולם כאן בכתבה זאת, של אפרה. המד אמין מאוד, מדוייק ומהיר ביחס לאחרים. המחיר אומנם לא זול ברמה של כמה דולרים אבל מאוד זול ביחס למודדי pH באותה רמה שמגיעים למאות דולרים ואף יותר. לצפייה בעמוד הרכישה.
מה שיפה במכשיר שלהם הוא שניתן לחבר אליו מגוון ראשים (שנמכרים בנפרד). לדוגמא ראש ה – spear, סוג של סיכה שמאפשר למדוד חצי מוצקים (כמו לחם וגבינה) מצריך אומנם להוסיף עוד כמאה דולר, אבל מודדים מקבילים ממותגים אחרים עולים עם ראש כזה סביבות ה – 200-400 דולר לפחות. לכן עדיף לקנות מד איכותי ואמין גם אם ראש שיאפשר בעיקר מדידת נוזלים, אך לפחות יאפשר שדרוג לראש אחר בעלות יחסית זולה.
זה הכל! מדידות נאות ומדוייקות!