การตรวจวัดพีเอชน้ำ (pH)

ความเป็นกรด-เบส หรือค่าพีเอช (pH) เป็นค่าที่บอกปริมาณของกรดที่ปนอยู่ในน้ำ ค่าพีเอชมีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในน้ำ น้ำบริสุทธิ์ที่ปราศจากสิ่งปนเปื้อน (และต้องไม่สัมผัสกับอากาศด้วย) จะมีค่าพีเอชเท่ากับ 7 น้ำซึ่งมีสิ่งเจือปนอยู่ด้วยอาจจะมีค่าพีเอชเท่ากับ 7 ได้ ถ้าน้ำนั้นมีกรดและเบสอยู่ในปริมาณที่เท่ากันและสมดุลกัน ถ้าน้ำมีค่าพีเอชต่ำกว่า 7 แสดงว่า น้ำนั้นมีปริมาณกรดอยู่มากเกินจุดที่สมดุล แต่ถ้ามีค่าพีเอชมากกว่า 7 แสดงว่าในน้ำนั้นมีเบสมากเกินจุดที่สมดุล

โดยธรรมชาติแล้ว น้ำฝนที่ไม่มีสิ่งปนเปื้อนจะมีค่าพีเอชอยู่ระหว่าง 5 – 6 ดังนั้นแม้ว่าน้ำฝนที่ตกในบริเวณที่มีภาวะมลพิษน้อยที่สุดบนพื้นโลก ก็ยังคงมีส่วนเป็นกรดอยู่นั่นเอง ทั้งนี้เนื่องจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศสามารถละลายได้ในหยดน้ำฝน น้ำกลั่นที่สัมผัสกับอากาศก็จะมีค่าพีเอชประมาณ 5 – 6 เช่นกัน ฝนกรดส่วนใหญ่มักจะมีค่าพีเอชประมาณ 4 แต่ถ้าเป็นหมอกในเขตเมืองอาจจะมีค่าพีเอชต่ำกว่า 2 ก็ได้ น้ำในทะเลสาบและลำธารส่วนใหญ่จะมีค่าพีเอชอยู่ระหว่าง 6.5 – 8.5 เราอาจจะพบน้ำซึ่งมีสภาพเป็นกรดเองโดยธรรมชาติในบริเวณที่มีสินแร่บางชนิดอยู่ในดิน (เช่น ซัลไฟด์) การทำเหมืองแร่อาจจะมีสินแร่บางอย่างที่ทำให้เกิดกรดถูกปล่อยลงสู่แหล่งน้ำเช่นเดียวกัน น้ำที่มีสภาพเป็นเบสเองโดยธรรมชาติมักจะพบเฉพาะในดินที่มีสินแร่บางชนิดปนอยู่มาก เช่น ปูนขาว หรือหินปูน

ค่าพีเอชในน้ำจะมีอิทธิพลสูงต่อสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในแหล่งน้ำนั้น กบ และสัตว์ครึ่งน้ำครึ่งบก มักจะไวต่อน้ำที่มีค่าพีเอชต่ำๆ แมลง สัตว์ครึ่งน้ำครึ่งบก และปลา จะไม่สามารถดำรงชีวิตในแหล่งน้ำที่น้ำมีค่าพีเอชต่ำกว่า 4 ได้การตรวจวัดค่าพีเอชสามารถทำได้หลายวิธี เช่น ใช้กระดาษวัดค่าพีเอช (pH Paper) ปากกาวัดค่าพีเอช (pH Pen) เครื่องมือวัดค่าพีเอช (pH Meter) ซึ่งในกิจกรรมนี้จะตรวจวัดค่าพีเอช โดยใช้ปากกาวัดค่าพีเอช และเครื่องวัดค่าพีเอช ซึ่งจะแสดงค่าที่ถูกต้องแม่นยำมากกว่าการใช้กระดาษวัดค่าพีเอช

 

 

วิธีการตรวจวัด

 

วิธีที่ 1 โดยใช้กระดาษวัดค่าพีเอช

 

1. ล้างบีกเกอร์ขนาด 50 หรือ 100 มิลลิลิตร ด้วยน้ำตัวอย่างอย่างน้อย 2 ครั้ง

2. เติมน้ำตัวอย่างลงไปประมาณครึ่งหนึ่งของบีกเกอร์

3. จุ่มปลายข้างหนึ่งของกระดาษวัดค่าพีเอชลงในน้ำตัวอย่าง นานอย่างน้อย 1 นาที

4. ยกกระดาษวัดค่าพีเอชออกจากน้ำตัวอย่าง และเปรียบเทียบกับตารางเทียบสีที่อยู่หลังกล่องกระดาษวัดค่าพีเอชนั้น

5. บันทึกค่าที่อ่านได้ลงในใบงานบันทึกข้อมูล

วิธีที่ 2 โดยใช้ปากกาวัดค่าพีเอช หรือเครื่องวัดค่าพีเอช

1. ปรับค่ามาตรฐานของเครื่องมือควรทำก่อนการตรวจวัดโดยอาจทำในชั้นเรียนก่อนการเดินทางไปยังภาคสนาม

1.1 เทสารละลายบัฟเฟอร์ที่มีค่าพีเอชเท่ากับ 4, 7 และ 10 ลงในบีกเกอร์ขนาด 50 หรือ 100 มิลลิลิตร

ph-buffer

ภาพที่ 1 สารละลายบัฟเฟอร์ที่มีค่าพีเอชเท่ากับ 4, 7 และ 10

 

1.2 ล้างอิเล็กโทรด (ส่วนที่เป็นแก้วดังภาพที่ 2) และบริเวณรอบๆ ด้วยน้ำกลั่นอย่างน้อย 2 ครั้ง และซับให้แห้งด้วยกระดาษเช็ดหน้าหลังการล้างแต่ละครั้ง โดยมีบีกเกอร์สำหรับน้ำทิ้งหรืออ่างที่รองรับอยู่ ห้ามไม่ให้น้ำที่ล้างอิเล็กโทรดไหลลงในบีกเกอร์ที่ใส่สารละลายบัฟเฟอร์และไม่ให้นิ้วมือสัมผัสแท่งอิเล็กโทรด (ส่วนที่เป็นแก้ว) โดยเด็ดขาด

 

ph-pen

ภาพที่ 2 ปากกาวัดค่า pH

 

 

 

   1.3 จุ่มปากกาวัดค่าพีเอชลงในสารละลายบัฟเฟอร์ที่มีค่าพีเอช 7 ให้ส่วนที่เป็นหัววัดจุ่มอยู่ในสารละลาย และอย่าจุ่มเครื่องมือวัดลงมากเกินไป หรืออย่าให้แท่งแก้วอิเล็กโทรดสัมผัสกับส่วนใดส่วนหนึ่งของภาชนะ

   1.4 ใช้ปากกาวัดค่าพีเอชกวนน้ำตัวอย่างอย่างช้าๆ และรอจนค่าคงที่จึงกดปุ่ม HOLD/CON แล้วอ่านค่าพีเอช ซึ่งควรอ่านค่าได้เท่ากับค่าพีเอชของสารละลายบัฟเฟอร์นั้น คือ 7

   1.5 ถ้าปากกาวัดค่าพีเอชอ่านค่าได้ไม่เท่ากับ 7 ให้ใช้ไขควงขนาดเล็กปรับด้านหลังของปากกาให้แสดงค่าพีเอชเท่ากับ 7

   1.6 ยกปากกาวัดค่าพีเอชออกจากสารละลายบัฟเฟอร์ แล้วนำไปล้างด้วยน้ำกลั่น และใช้กระดาษเช็ดหน้าซับอิเล็กโทรดให้แห้ง

   1.7 ทำซ้ำในข้อ 2 – 5 โดยเปลี่ยนไปใช้สารละลายบัฟเฟอร์ที่มีค่าพีเอช 4 และ 10

   1.8 วางเครื่องวัดค่าพีเอชที่พร้อมใช้งานแล้วลงบนกระดาษเช็ดมือ ปิดเครื่องโดยกดปุ่มเปิด/ปิดอีกครั้ง

2. วัดค่าพีเอชในภาคสนาม

   2.1 ล้างหัวอิเล็กโทรดและบริเวณรอบๆ ด้วยน้ำกลั่น ซับให้แห้งด้วยกระดาษเช็ดหน้า

   2.2 ล้างบีกเกอร์ขนาด 100 มิลลิลิตร ที่สะอาดและแห้งด้วยน้ำตัวอย่าง แล้วเติมน้ำตัวอย่าง 50 มิลลิลิตร

   2.3 จุ่มแท่งอิเล็กโทรดลงในน้ำตัวอย่างและต้องแน่ใจว่าส่วนหัวของอิเล็กโทรดจมอยู่ในน้ำ และควรหลีกเลี่ยงมิให้แท่งอิเล็กโทรดจมลงมากเกินไป

   2.4 กวนเบาๆ ด้วยแท่งอิเล็กโทรดและรอจนกระทั่งตัวเลขที่ปรากฏบนหน้าจอปากกาวัดค่าพีเอช หรือเครื่องวัดค่าพีเอชคงที่

   2.5 อ่านค่าพีเอชแล้วบันทึกลงในใบบันทึกข้อมูล

   2.6 ทดลองซ้ำตามวิธีการในข้อ 1 – 5 เพื่อควบคุมคุณภาพการตรวจวัดและค่าพีเอชที่วัดได้ จากน้ำตัวอย่างเดียวกันนั้นจะต้องต่างกันไม่เกิน 0.2

   2.7 ล้างหัวอิเล็กโทรดด้วยน้ำกลั่น ซับให้แห้งด้วยกระดาษเช็ดหน้า ปิดฝาครอบหัวอิเล็กโทรดแล้วปิดเครื่อง