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पीएच

1924
  • Søren Peder Lauritz Sørensen
  • G. N. Lewis
  • IUPAC
विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में डिजिटल मीटर द्वारा प्रयोगशाला में पीएच मापन।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

pH is formally defined as the negative decimal logarithm of the hydrogen ion activity, [latex]a_{H^+}[/latex]. The formula is [latex]pH = -\log_{10}(a_{H^+})[/latex]. Activity is the effective concentration of hydrogen ions, accounting for intermolecular forces, and is dimensionless. For dilute solutions, activity is approximately equal to the molar concentration of [latex]H^+[/latex] ions, simplifying the calculation.

The modern definition of pH using hydrogen ion activity ([latex]a_{H^+}[/latex]) is a refinement of Sørensen’s original 1909 proposal, which used hydrogen ion concentration. The activity is related to concentration ([latex]c[/latex]) by the activity coefficient ([latex]\gamma_{H^+}[/latex]): [latex]a_{H^+} = \gamma_{H^+} \cdot c/c^0[/latex], where [latex]c^0[/latex] is the standard concentration (1 mol/L). In dilute solutions, [latex]\gamma_{H^+}[/latex] approaches 1, and activity approximates concentration. However, in more concentrated solutions, ionic interactions reduce the effective concentration, making the activity-based definition more accurate.

Because the activity of a single ion cannot be measured independently, the IUPAC has established an operational definition. This definition relies on a primary standard reference cell and a series of certified standard buffer solutions with assigned pH values. A practical pH measurement compares the potential of an electrode in the sample solution to its potential in these standard buffers, effectively calibrating the measurement against the established scale. This ensures consistency and comparability of pH values measured worldwide.

UNESCO Nomenclature: 2201
विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • अम्ल और क्षार का आर्हेनियस सिद्धांत
  • गुल्डबर्ग और वागे द्वारा प्रतिपादित सामूहिक क्रिया का नियम
  • जी.एन. लुईस द्वारा रासायनिक सक्रियता की अवधारणा
  • लघुगणकीय पैमानों का विकास
  • Sørensen’s initial concentration-based pH scale

आवेदन

  • जल गुणवत्ता निगरानी
  • कृषि में मृदा परीक्षण
  • नैदानिक ​​निदान (रक्त गैस विश्लेषण)
  • खाद्य एवं पेय उत्पादन
  • रासायनिक संश्लेषण
  • फार्मास्युटिकल फॉर्मूलेशन

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • नैनो-सेंसर का उपयोग करके वास्तविक समय में सेलुलर पीएच की निगरानी
  • बायोरिएक्टरों के लिए स्वचालित पीएच नियंत्रण प्रणाली
  • सटीक कृषि के लिए स्मार्ट मृदा सेंसर
  • पहनने योग्य sensors for monitoring sweat pH for health diagnostics
  • पीएच-संवेदनशील दवा वितरण प्रणाली
  • औद्योगिक पाइपलाइनों में उन्नत संक्षारण निगरानी प्रणाली
  • उच्च परिशुद्धता वाले पीएच जांच उपकरणों से लैस महासागर अम्लीकरण ट्रैकिंग बॉयज़
  • on-chip विद्युत अपसारण systems with integrated pH gradients
  • लंबे समय तक बिना किसी देखरेख के उपयोग के लिए स्व-कैलिब्रेटिंग पीएच मीटर
  • एआई-संचालित जल उपचार संयंत्र जो वास्तविक समय के पीएच डेटा के आधार पर रासायनिक खुराक को अनुकूलित करते हैं
Related to: pH, hydrogen ion activity, logarithm, electrochemistry, analytical chemistry, IUPAC, concentration, aqueous solution, acidity, pOH.

ऐतिहासिक संदर्भ

Chemist studying autocatalysis in a laboratory setting with glassware and chemical reactions.

स्व-उत्प्रेरण

स्व-उत्प्रेरण एक रासायनिक अभिक्रिया है जहाँ अभिक्रिया उत्पादों में से एक उसी या युग्मित अभिक्रिया के लिए उत्प्रेरक भी होता है। यह एक सकारात्मक प्रतिक्रिया लूप बनाता है, जिससे अभिक्रिया दर में तेजी आती है। अभिक्रिया की दर शुरू में धीमी होती है लेकिन उत्पाद (उत्प्रेरक) की सांद्रता बढ़ने के साथ बढ़ती जाती है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर सिग्मॉइडल (S-आकार) गतिज वक्र प्राप्त होते हैं।
Laboratory scene with scientist analyzing spectrometer for quantum mechanics research.

लेंडे जी-फैक्टर

लैंडे जी-फैक्टर ([latex]g_J[/latex]) एक आयामहीन आनुपातिकता स्थिरांक है जो परमाणु के कुल चुंबकीय क्षण और उसके कुल कोणीय संवेग के बीच दुर्बल क्षेत्र सीमा में संबंध स्थापित करता है। यह विसंगत ज़ीमैन प्रभाव की मात्रात्मक व्याख्या के लिए महत्वपूर्ण है। इसका मान निम्न सूत्र द्वारा दिया जाता है: [latex]g_J = 1 + frac{J(J+1) + S(S+1) - L(L+1)}{2J(J+1)}[/latex], जहाँ L, S और J क्वांटम संख्याएँ हैं।
Laboratory experiment demonstrating wave-particle duality in quantum physics.

तरंग-कण द्वैत

सभी क्वांटम इकाइयाँ, जैसे फोटॉन और इलेक्ट्रॉन, कण और तरंग दोनों गुण प्रदर्शित करती हैं। प्रायोगिक सेटअप के आधार पर, वे एक स्थानीयकृत कण या एक वितरित तरंग की तरह व्यवहार कर सकती हैं। डी ब्रोगली परिकल्पना कहती है कि संवेग [latex]p[/latex] वाले किसी भी कण की संबद्ध तरंगदैर्घ्य [latex]lambda = h/p[/latex] होती है, जहाँ [latex]h[/latex] प्लैंक स्थिरांक है।

शारीरिक रूप से विकलांग

अकार्बनिक रसायन विज्ञान में लैंथेनाइड तत्वों पर प्रयोगशाला प्रयोग।.

लैंथनाइड संकुचन

लैंथेनाइड संकुचन, परमाणु क्रमांक में वृद्धि के साथ लैंथेनाइड तत्वों (लैंथेनम से ल्यूटेटियम तक) की परमाणु और आयनिक त्रिज्याओं में होने वाली निरंतर कमी है। यह प्रभाव 4f इलेक्ट्रॉनों द्वारा नाभिकीय आवेश के कमजोर परिरक्षण के कारण होता है। इसके परिणामस्वरूप, लैंथेनाइड तत्वों के बाद आने वाले छठे आवर्त के तत्व अपने पाँचवें आवर्त के समकक्षों के समान, अप्रत्याशित रूप से छोटे होते हैं।
सेमीकंडक्टर भौतिकी और लेज़रों में क्वांटम सांख्यिकी अनुप्रयोगों पर केंद्रित अनुसंधान प्रयोगशाला।.

क्वांटम सांख्यिकी

क्वांटम सांख्यिकी, समान कणों की अविभेदनीयता को ध्यान में रखते हुए, शास्त्रीय सांख्यिकीय यांत्रिकी में संशोधन करती है। यह दो प्रकारों में विभाजित होती है: फर्मिऑन (इलेक्ट्रॉन जैसे अर्ध-पूर्णांक स्पिन कण) के लिए फर्मी-डिराक सांख्यिकी, जो पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करते हैं, और बोसॉन (फोटॉन जैसे पूर्णांक स्पिन कण) के लिए बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी, जो एक ही क्वांटम अवस्था में रह सकते हैं। यह अंतर कम तापमान और उच्च घनत्व पर महत्वपूर्ण है।
यांत्रिकी में समय-निर्भर चिपचिपापन परिवर्तनों का प्रदर्शन करते हुए थिक्सोट्रॉपिक द्रव को हिलाता हुआ वैज्ञानिक।.

समय पर निर्भर श्यानता: थिक्सोट्रोपी और रियोपेक्सी

थिक्सोट्रोपी और रियोपेक्सी श्यानता में समय के साथ होने वाले परिवर्तनों का वर्णन करते हैं। एक थिक्सोट्रोपिक द्रव की श्यानता स्थिर अपरूपण बल के तहत समय के साथ घटती है (उदाहरण के लिए, दही को हिलाने पर वह अधिक पतला हो जाता है)। एक रियोपेक्टिक (या एंटी-थिक्सोट्रोपिक) द्रव की श्यानता स्थिर अपरूपण बल के तहत समय के साथ बढ़ती है (उदाहरण के लिए, कुछ स्नेहक)। ये प्रभाव प्रतिवर्ती होते हैं; द्रव कुछ समय के आराम के बाद अपनी मूल अवस्था में लौट आता है।
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Laboratory experiment demonstrating Debye Force between polar and nonpolar molecules.

डेबाई बल (द्विध्रुव-प्रेरित द्विध्रुव अंतःक्रिया)

एक ध्रुवीय अणु (स्थायी द्विध्रुव वाला) और एक अध्रुवीय अणु के बीच एक आकर्षक अंतर-आणविक बल। स्थायी द्विध्रुव से उत्पन्न विद्युत क्षेत्र अध्रुवीय अणु के इलेक्ट्रॉन बादल को विकृत कर देता है, जिससे उसमें एक अस्थायी द्विध्रुव उत्पन्न होता है। फिर दोनों द्विध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। अंतःक्रिया स्थितिज ऊर्जा [latex]V propto -frac{alpha mu^2}{r^6}[/latex] है, जहाँ [latex]alpha[/latex] ध्रुवीकरणशीलता है और [latex]mu[/latex] स्थायी द्विध्रुव आघूर्ण है।
Laboratory experiment demonstrating Keesom force with polar liquids and molecular models.

कीसोम बल

जल या हाइड्रोजन क्लोराइड जैसे स्थायी विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण वाले अणुओं के बीच एक स्थिरवैद्युत अंतःक्रिया होती है। यह बल इन द्विध्रुवों के एक दूसरे के समानांतर संरेखित होने की प्रवृत्ति से उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक शुद्ध आकर्षण होता है। यह अंतःक्रिया तापमान पर निर्भर करती है, क्योंकि ऊष्मीय गति संरेखण को बाधित करती है। अभिविन्यास-औसत स्थितिज ऊर्जा [latex]V propto -frac{1}{r^6 k_B T}[/latex] के रूप में बदलती है।
Laboratory scene with Bingham plastic materials and viscosity testing equipment.

बिंगहम प्लास्टिक

बिंगहैम प्लास्टिक एक चिपचिपा पदार्थ है जो कम तनाव पर एक कठोर पिंड की तरह व्यवहार करता है, लेकिन उच्च तनाव पर एक चिपचिपे तरल की तरह बहता है। इसकी विशेषता एक यील्ड स्ट्रेस (τ₀) है, जो प्रवाह शुरू करने के लिए आवश्यक न्यूनतम अपरूपण तनाव है। इस सीमा से नीचे, यह विकृत नहीं होता है। इसके सामान्य उदाहरणों में टूथपेस्ट, मेयोनेज़ और मिट्टी का घोल शामिल हैं।
वैज्ञानिक लैनार्ड-जोन्स पोटेंशियल का उपयोग करके आणविक गतिकी सिमुलेशन करते हुए प्रयोगशाला का दृश्य।.

लेनार्ड-जोन्स की क्षमता

एक सरल, व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला गणितीय मॉडल जो दो उदासीन परमाणुओं या अणुओं के बीच परस्पर क्रिया की संभावित ऊर्जा का अनुमान लगाता है। यह वैन डेर वाल्स बलों का प्रतिनिधित्व करने वाले एक दीर्घ-श्रेणी आकर्षण पद ([latex]propto r^{-6}[/latex]) को पाउली प्रतिकर्षण का प्रतिनिधित्व करने वाले एक तीव्र, अल्प-श्रेणी प्रतिकर्षण पद ([latex]propto r^{-12}[/latex]) के साथ जोड़ता है। सूत्र है: [latex]V_{LJ}(r) = 4epsilon [(frac{sigma}{r})^{12} - (frac{sigma}{r})^6][/latex]।
प्रयोगशाला में केचप के साथ शीयर-थिनिंग व्यवहार का प्रदर्शन।.

शियर-थिनिंग (स्यूडोप्लास्टिसिटी)

शियर थिनिंग, या स्यूडोप्लास्टिसिटी, एक गैर-न्यूटनियन व्यवहार है जिसमें किसी द्रव की श्यानता शियर स्ट्रेस की बढ़ती दर के साथ घटती है। कई सामान्य पदार्थ, जैसे केचप या पेंट, इस गुण को प्रदर्शित करते हैं। स्थिर अवस्था में ये गाढ़े होते हैं, लेकिन हिलाने, घोलने या फैलाने पर अधिक आसानी से बहते हैं। इसे अक्सर ओस्टवाल्ड-डी वेले पावर-लॉ संबंध द्वारा दर्शाया जाता है।
श्रोडिंगर समीकरण और क्वांटम यांत्रिकी की सामग्री सहित भौतिक विज्ञानी का कार्यक्षेत्र।.

श्रोडिंगर समीकरण

यह क्वांटम यांत्रिकी का एक मूलभूत समीकरण है जो यह वर्णन करता है कि किसी भौतिक प्रणाली की क्वांटम अवस्था समय के साथ कैसे बदलती है। यह तरंग फलन [latex]Psi(x, t)[/latex] के लिए एक रैखिक आंशिक अवकल समीकरण है। समय पर निर्भर समीकरण [latex]ihbarfrac{partial}{partial t}Psi = hat{H}Psi[/latex] है, जहाँ [latex]hat{H}[/latex] हैमिल्टोनियन ऑपरेटर है, जो प्रणाली की कुल ऊर्जा को दर्शाता है।
भौतिकविद संवेग ऑपरेटरों का विश्लेषण करते हुए क्वांटम यांत्रिकी प्रयोगशाला।.

क्वांटम मोमेंटम ऑपरेटर

क्वांटम यांत्रिकी में, संवेग एक प्रेक्षणीय राशि है जिसे सदिश संचालक द्वारा दर्शाया जाता है। स्थिति आधार में, संवेग संचालक को [latex]hat{vec{p}} = -ihbarnabla[/latex] द्वारा दर्शाया जाता है, जहाँ [latex]hbar[/latex] अवकलित प्लैंक स्थिरांक है और [latex]nabla[/latex] प्रवणता संचालक है। संवेग का संरक्षण इस तथ्य से संबंधित है कि स्थानांतरीय समरूपता वाले तंत्र के लिए हैमिल्टोनियन संचालक संवेग संचालक के साथ क्रमविनिमय करता है, [latex][hat{H}, hat{vec{p}}] = 0[/latex]।
पारंपरिक प्रयोगशाला में कण मॉडल का विश्लेषण करते हुए भौतिक विज्ञानी, हाइज़ेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत।.

हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत

किसी कण के पूरक भौतिक गुणों के कुछ युग्मों को एक साथ पूर्ण सटीकता से जानना असंभव है। इसका सबसे सामान्य उदाहरण स्थिति x और संवेग p है। सिद्धांत यह कहता है कि उनकी अनिश्चितताओं का गुणनफल, Δx और p, एक विशिष्ट मान से बड़ा या बराबर होना चाहिए: Δx Δp ≥ 2।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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