পিএইচ মিটার কী ? – What is pH Meter ?
পিএইচ মিটার (pH Meter) একটি ইলেকট্রনিক ডিভাইস যা তরলের পিএইচ(pH), অম্লতা(Acidity) বা ক্ষারত্ব (Alkine) পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়। যদিও বিশেষ কিছু প্রোব কখনও কখনও আধা-কঠিন পদার্থেরও পিএইচ পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। একটি সাধারণ পিএইচ মিটারে একটি বিশেষ পরিমাপ প্রোব, একটি গ্লাস ইলেক্ট্রোড থাকে যা একটি ইলেকট্রনিক মিটারের সাথে সংযুক্ত থেকে পিএইচ রিডিং পরিমাপ এবং প্রদর্শন করে।
পিএইচ প্রোব পিএইচ(pH) পরিমাপ করে তার ডগায় একটি পাতলা স্তরের কাচের বাল্বকে ঘিরে থাকা হাইড্রোজেন কেশনগুলির কার্যকলাপ দ্বারা। প্রোব একটি ছোট ভোল্টেজ তৈরি করে যা মিটার দ্বারা পিএইচ ইউনিট হিসাবে পরিমাপ এবং প্রদর্শিত হয়।
মৌলিকভাবে, একটি পিএইচ মিটার একটি পিএইচ-প্রতিক্রিয়াশীল ইলেক্ট্রোড এবং একটি রেফারেন্স (অপরিবর্তনীয়) ইলেক্ট্রোডের সাথে সংযুক্ত একটি ভোল্টমিটার নিয়ে গঠিত। পিএইচ-রেসপন্সিভ ইলেক্ট্রোড সাধারণত কাচ এবং রেফারেন্স সাধারণত সিলভার-সিলভার ক্লোরাইড ইলেক্ট্রোড, যদিও পারদ-মার্কারাস ক্লোরাইড (ক্যালোমেল) ইলেক্ট্রোডও কখনও কখনও ব্যবহৃত হয়। যখন দুটি ইলেক্ট্রোড একটি দ্রবণে নিমজ্জিত হয়, তখন তারা একটি ব্যাটারি হিসেবে কাজ করে। কাচের ইলেক্ট্রোড একটি বৈদ্যুতিক সম্ভাব্যতা (চার্জ) বিকাশ করে যা দ্রবণে হাইড্রোজেন-আয়ন কার্যকলাপের সাথে সরাসরি সম্পর্কিত (25.2C [77 ° F] এ প্রতি পিএইচ 59.2 মিলিভোল্ট)। ভোল্টমিটার কাচের এবং রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড এর মধ্যে সম্ভাব্য পার্থক্য পরিমাপ করে।
অ্যাপ্লিকেশন্স – Applications :
পানিতে ঘটে যাওয়া রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির হার এবং ফলাফল প্রায়ই পানির অম্লতার(Acidity) উপর নির্ভর করে এবং তাই পানির অম্লতা জানা দরকারী যা সাধারণত পিএইচ মিটারের মাধ্যমে পরিমাপ করা হয়। পিএইচ এর জ্ঞান রাসায়নিক পরীক্ষাগার বিশ্লেষণ সহ অনেক পরিস্থিতিতে আবশ্যক। পিএইচ মিটার কৃষিতে মাটি পরিমাপ, পৌর জল সরবরাহের জন্য পানির গুণমান, সুইমিং পুল, পরিবেশগত প্রতিকারের জন্য ব্যবহৃত হয়; ওয়াইন বা বিয়ার তৈরি; উত্পাদন, স্বাস্থ্যসেবা এবং ক্লিনিকাল অ্যাপ্লিকেশন যেমন রক্তের রসায়ন; এবং অন্যান্য অনেক অ্যাপ্লিকেশনেও এর ব্যাবহার অনস্বীকার্য।
ইন্সট্রুমেন্টেশন এবং ডিটেকশনে অগ্রগতি পিএইচ পরিমাপ করার অ্যাপ্লিকেশনগুলির সংখ্যা বাড়িয়েছে। ডিভাইসগুলি ক্ষুদ্রাকৃতির করা হয়েছে, যা জীবন্ত কোষের ভিতরে pH এর সরাসরি পরিমাপ সক্ষম করে। তরলের পিএইচ পরিমাপ ছাড়াও, বিশেষভাবে ডিজাইন করা ইলেক্ট্রোডগুলি আধা-কঠিন পদার্থেরও পিএইচ পরিমাপ করতে পারা যায়, যেমন খাবার। এগুলোতে আধা-কঠিন পদার্থ ভেদ করার উপযোগী টিপস রয়েছে এবং খাদ্যের উপাদানগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ইলেক্ট্রোড উপাদান রয়েছে।
ডিজাইন – Design :
কাজের মুলনীতি – Principle of Work
পোটেন্টিওমেট্রিক পিএইচ মিটার (Potentiometric pH meter) দুটি ইলেক্ট্রোডের মধ্যে ভোল্টেজ পরিমাপ করে এবং ফলাফলটি সংশ্লিষ্ট পিএইচ ভ্যালুতে রূপান্তরিত করে। এরা একটি সাধারণ ইলেকট্রনিক পরিবর্ধক এবং এক জোড়া ইলেকট্রোড, অথবা বিকল্পভাবে একটি সংমিশ্রণ ইলেক্ট্রোড এবং কিছু ফর্ম pH ইউনিট ডিসপ্লে-ক্যালিব্রেটেড গঠিত। এটিতে সাধারণত একটি গ্লাস ইলেক্ট্রোড এবং একটি রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড অথবা একটি কম্বিনেশন ইলেক্ট্রোড থাকে। ইলেক্ট্রোড বা প্রোব, পরীক্ষা করার জন্য সলুশনের মধ্যে ঢোকানো হয়।
ইলেক্ট্রোডগুলি নকশাটির মূল অংশ । এগুলি সাধারণত কাচের তৈরি রডের মতো কাঠামো, যার নীচে সেন্সরযুক্ত একটি বাল্ব থাকে। পিএইচ পরিমাপের জন্য কাচের ইলেকট্রোডে একটি কাচের বাল্ব রয়েছে যা বিশেষভাবে হাইড্রোজেন-আয়ন ঘনত্ব নির্বাচন করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। পরীক্ষায় দ্রবণে নিমজ্জিত হওয়ার সময়, পরীক্ষার দ্রবণে হাইড্রোজেন আয়ন কাচের বাল্বের উপর অন্যান্য পজেটিভ চার্জযুক্ত আয়ন বিনিময় করে বাল্ব জুড়ে একটি তড়িৎ রাসায়নিক সম্ভাবনা তৈরি করে। বৈদ্যুতিক পরিবর্ধক পরিমাপে উৎপন্ন দুটি ইলেক্ট্রোডের মধ্যে বৈদ্যুতিক সম্ভাব্যতার পার্থক্য সনাক্ত করে এবং সম্ভাব্য পার্থক্যকে পিএইচ ইউনিটে রূপান্তরিত করে। কাঁচের বাল্ব জুড়ে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাবনার মাত্রা নরনস্ট সমীকরণ( The Nernst Equation) অনুযায়ী পিএইচ এর সাথে রৈখিকভাবে সম্পর্কিত।
রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড দ্রবণের পিএইচ এর প্রতি সংবেদনশীল নয়, এটি একটি ধাতব পরিবাহক দ্বারা গঠিত যা ডিসপ্লের সাথে সংযোগ স্থাপন করে। এই পরিবাহী একটি ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণে নিমজ্জিত হয়, সাধারণত পটাসিয়াম ক্লোরাইড(KCl) যা একটি ছিদ্রযুক্ত সিরামিক ঝিল্লির মাধ্যমে পরীক্ষার সলুশনের সংস্পর্শে আসে। ডিসপ্লেতে একটি ভোল্টমিটার থাকে, যা পিএইচ ইউনিটে ভোল্টেজ প্রদর্শন করে।
গ্লাস ইলেক্ট্রোড এবং পরীক্ষার দ্রবণে রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড নিমজ্জিত করার সময়, একটি বৈদ্যুতিক সার্কিট সম্পন্ন হয়, যেখানে ভোল্টমিটার দ্বারা সনাক্ত করার জন্য একটি সম্ভাব্য পার্থক্য রয়েছে। সার্কিটটি রেফারেন্স ইলেক্ট্রোডের পরিবাহী উপাদান থেকে পার্শ্ববর্তী পটাসিয়াম-ক্লোরাইড দ্রবণ, সিরামিক ঝিল্লির মাধ্যমে পরীক্ষার সমাধান, কাচের ইলেকট্রোডের হাইড্রোজেন-আয়ন-নির্বাচনী কাচের ভেতরের সমাধানের দিকে যেতে পারে। পরীক্ষার সলুশন এবং কাচের ইলেক্ট্রোডের ভিতরের দ্রবণের মধ্যে কাচের ঝিল্লির প্রতিটি পাশে হাইড্রোজেন-আয়ন ঘনত্বের পার্থক্যের দ্বারা সৃষ্ট সম্ভাব্য পার্থক্যের উপর নির্ভর করে পরীক্ষার সলুশন থেকে ভোল্টেজ পরিবর্তিত হয়। সার্কিটের অন্যান্য সম্ভাব্য পার্থক্যগুলি পিএইচ এর সাথে পরিবর্তিত হয় না এবং ক্রমাঙ্কনের মাধ্যমে সংশোধন করা হয়।
সহজতরের জন্য অনেক পিএইচ মিটার একটি সমন্বয় প্রোব ব্যবহার করে, যা কাচের ইলেকট্রোড এবং একটি একক প্রোবের মধ্যে থাকা রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড দিয়ে তৈরি।
পরিমাপের নির্ভুলতা নিশ্চিত করার জন্য, পিএইচ মিটারটি সাধারণত প্রতিটি ব্যবহারের আগে পরিচিত পিএইচ এর সলুশন দিয়ে ক্যালিব্রেট করা হয়। দ্রবণের পিএইচ পরিমাপ করার জন্য ইলেক্ট্রোডগুলি প্রোব হিসাবে ব্যবহার করা হয়, যা পরীক্ষার সলুশনগুলিতে ডুবানো হয় এবং কাচের ইলেকট্রোডে বাল্বের পৃষ্ঠের আয়নগুলির সাথে সামঞ্জস্য করার জন্য পরীক্ষার সমাধানটিতে হাইড্রোজেন আয়নগুলির জন্য যথেষ্ট সময় ধরে রাখা হয় । এই ভারসাম্য একটি স্থিতিশীল pH পরিমাপ প্রদান করে।
রক্ষণাবেক্ষণ – Maintenance :
দূষকের প্রতি ইলেক্ট্রোডের সংবেদনশীলতার কারণে নির্ভুলতা এবং নিশ্চয়তার জন্য প্রোবের পরিচ্ছন্নতা অপরিহার্য। বিশেষ প্রোবের জন্য উপযুক্ত কোনো মাধ্যমের ব্যবহার না হলে প্রোবগুলি সাধারণত আর্দ্র রাখা হয়। প্রোব নির্মাতারা তাদের প্রোব ডিজাইন পরিষ্কার এবং রক্ষণাবেক্ষণের জন্য নির্দেশনা প্রদান করে। উদাহরণস্বরুপ, ল্যাবরেটরি-গ্রেড পিএইচ-এর একজন নির্মাতা নির্দিষ্ট দূষণকারীদের পরিষ্কার করার নির্দেশনা দেন: সাধারণ পরিষ্কার (ব্লিচ এবং ডিটারজেন্টের দ্রবণে 15 মিনিট ভিজিয়ে রাখা), লবণ (হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড দ্রবণ এবং সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড এবং পানি), গ্রীস (ডিটারজেন্ট বা মিথানল), আটকে থাকা রেফারেন্স জংশন (কেসিএল সমাধান), প্রোটিন আমানত (পেপসিন এবং এইচসিএল, 1% সমাধান) এবং বায়ুর বুদবুদ।
কেলিব্রেশন এবং ব্যবহার – Calibration and Use
খুব সুনির্দিষ্ট কাজের জন্য পিএইচ মিটার প্রতিটি পরিমাপের আগে ক্যালিব্রেট(Calibrate) করা উচিত। স্বাভাবিক ব্যবহারের জন্য প্রতিটি দিনের শুরুতে ক্যালিব্রেট করা উচিত। এর কারণ হল কাচের ইলেক্ট্রোড দীর্ঘ সময় ধরে একটি প্রজননযোগ্য E.M.F দেয় না। কমপক্ষে দুটি স্ট্যান্ডার্ড বাফার সলিউশন দিয়ে ক্যালিব্রেশন করা উচিত যা পিএইচ ভ্যালুর পরিসীমা পরিমাপ করতে পারে। সাধারণ উদ্দেশ্যে পিএইচ-4 এবং পিএইচ-10 এ বাফার গ্রহণযোগ্য। পিএইচ মিটারের একটি নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া আছে যা মিটার রিডিংকে প্রথম স্ট্যান্ডার্ড বাফারের মূল্যের সমান এবং দ্বিতীয় নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া যা মিটার রিডিংকে দ্বিতীয় বাফারের মানের সাথে সামঞ্জস্য করতে ব্যবহৃত হয়। একটি তৃতীয় নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া তাপমাত্রা সেট করার অনুমতি দেয়। স্ট্যান্ডার্ড বাফার স্যাচেট যা বিভিন্ন সরবরাহকারীর কাছ থেকে পাওয়া যায়, সাধারণত নির্দেশনা দেয় কিভাবে বাফারের মান তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়। আরো সুনির্দিষ্ট পরিমাপের জন্য, তিনটি বাফার সমাধান ক্যালিব্রেট পছন্দ করা যায়। যেহেতু পিএইচ-7 মূলত একটি শূন্য বিন্দু ক্রমাঙ্কন, প্রথমে পিএইচ-7 এ ক্যালিব্রেট করা, দ্বিতীয়টি আগ্রহের বিন্দুর নিকটতম পিএইচ-এ ক্যালিব্রেটিং করা এবং তৃতীয় পয়েন্ট যাচাই করা মূলত একটি নন-লিনিয়ার সমস্যা কি তা আরও রৈখিক নির্ভুলতা প্রদান করবে। কিছু মিটার একটি তিন পয়েন্ট ক্রমাঙ্কনের অনুমতি দেবে এবং এটি সবচেয়ে সঠিক কাজের জন্য পছন্দের স্কিম। উচ্চমানের মিটারে তাপমাত্রা সহগ সংশোধনের ব্যবস্থা থাকবে এবং উচ্চমানের পিএইচ প্রোবে তাপমাত্রা প্রোব থাকবে। প্রতিটি একক পরিমাপের পরে, প্রোবটি দ্রবীভূত জল বা ডিওনাইজড জল দিয়ে ধুয়ে ফেলা হয় যাতে পরিমাপ করা সমাধানের কোন চিহ্ন মুছে ফেলা যায়, বৈজ্ঞানিক কাপড় স্তর দিয়ে অবশিষ্ট পানি শোষণ করা যায় যা নমুনাকে পাতলা করতে পারে এবং এইভাবে রিডিং পরিবর্তন হতে পারে, এবং তারপর অন্য একটি সলুশন দ্রুত নিমজ্জিত হয়।
পিএইচ মিটারের ধরন – Types of pH Meter :
সাধারণভাবে পিএইচ মিটারের তিনটি প্রধান বিভাগ রয়েছে -
1. বেঞ্চটপ পিএইচ মিটার(Bench-Top pH Meter) - বেঞ্চটপ পিএইচ মিটারগুলি প্রায়শই পরীক্ষাগারে ব্যবহৃত হয় এবং বিশ্লেষণের জন্য পিএইচ মিটারে আনা নমুনাগুলি পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়।
2. পোর্টেবল বা ফিল্ড বা হ্যান্ডহেল্ড পিএইচ মিটার(Portable or field or Hand-Held pH Meter) - কোনো ক্ষেত্র বা উৎপাদন সাইটে নমুনার পিএইচ নিতে ব্যবহৃত হয়।
3. ইন-লাইন বা সিটু পিএইচ মিটার(In-Line or Situ) - একে পিএইচ বিশ্লেষকও বলা হয়, যা কোনো প্রক্রিয়ায় ক্রমাগত পিএইচ পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয় এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি উচ্চ স্তরের তথ্য ব্যবস্থার সাথে সংযুক্ত হতে পারে।
পিএইচ মিটারগুলি সাধারণ এবং কলমের মতো ডিভাইস থেকে শুরু করে কম্পিউটার ইন্টারফেস সহ জটিল এবং ব্যয়বহুল ল্যাবরেটরি যন্ত্র এবং তাপমাত্রার কারণে পিএইচ-এর তারতম্যের সামঞ্জস্য করার জন্য নির্দেশক এবং তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য বেশ কয়েকটি ইনপুট প্রবেশ করার মত সক্ষম করে তৈরি করা হয়। আউটপুট ডিজিটাল বা এনালগ হতে পারে এবং ডিভাইসগুলি ব্যাটারি চালিত হতে পারে বা লাইন পাওয়ারের উপর নির্ভর করতে পারে। কিছু সংস্করণ ইলেক্ট্রোডগুলিকে ভোল্টমিটার ডিসপ্লে ডিভাইসে সংযুক্ত করার জন্য টেলিমেট্রি ব্যবহার করে।
বিশেষ মিটার এবং প্রোব বিশেষ অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত, যেমন কঠোর পরিবেশ এবং জৈবিক ক্ষুদ্র পরিবেশ। এছাড়াও হলোগ্রাফিক পিএইচ সেন্সর রয়েছে, যা পিএইচ পরিমাপকে বর্ণানুক্রমিকভাবে অনুমোদন করে। উপরন্তু, প্রচলিত কাচের ইলেক্ট্রোডের পরিবর্তে কঠিন স্টেট ইলেক্ট্রোডের উপর ভিত্তি করে বাণিজ্যিকভাবে উপযুক্ত পিএইচ মিটার রয়েছে।
Comments