પીએચ (pH) : દ્રાવણની ઍસિડિકતા કે બેઝિકતા દર્શાવતો અંક. તે ફ્રેન્ચ પદ puissance de hydrogen (હાઇડ્રોજનની પ્રબળતા, સાંદ્રતા કે વિભવ) માટેની સંજ્ઞા છે. જલીય દ્રાવણોની હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતા દર્શાવવાની આ પ્રણાલી ડૅનિશ જૈવરસાયણવિદ સોરેન સોરેન્સને 1909માં શોધી હતી. તે પ્રમાણે દ્રાવણનું pH મૂલ્ય એટલે દ્રાવણમાંના હાઇડ્રોજન (ખરેખર હાઇડ્રોનિયમ, H3O+) આયનોની મોલ પ્રતિલીટર સાંદ્રતાનો ઋણ લઘુગણક.
pH = log10 [H+] અથવા [H+] = 10–pH
હવે તે સામાન્ય રીતે
pH = -log10 aH+ તરીકે દર્શાવાય છે; જ્યાં aH+ એ હાઇડ્રોજન આયનોની સક્રિયતા છે. મંદ દ્રાવણો માટે સાંદ્રતા અને સક્રિયતા સરખાં હોવાથી પહેલી વ્યાખ્યા તે પરિસ્થિતિમાં સાચી ઠરે છે. સામાન્ય રીતે જલીય દ્રાવણની હાઇડ્રોજન આયન સક્રિયતા 1થી 10-14 જેટલી હોવાથી pH માપક્રમનો ઉપયોગ કરવાથી સક્રિયતા (કે સાંદ્રતા) દર્શાવવા માટે ઋણ ઘાતાંકોનો ઉપયોગ નિવારી શકાય છે.
પ્રાયોગિક હેતુઓ માટે જલીય દ્રાવણના pH મૂલ્યની વ્યાખ્યા બેટ્સ-ગુગનહેમ પ્રણાલી મુજબ નીચે પ્રમાણે આપી શકાય :
આમાં T કેલ્વિન અંશમાં તાપમાન છે. E અને Es અનુક્રમે અજ્ઞાત તથા જાણીતા pH મૂલ્યવાળા પ્રમાણિત દ્રાવણો નીચેના કોષમાં વાપરવાથી મળતા ઈ. એમ. એફ.નાં મૂલ્યો છે.
| હાઇડ્રોજન આયનોને | અજ્ઞાત અથવા | ક્ષારસેતુ | સંદર્ભ વીજધ્રુવ |
| પ્રતિવર્તી વીજધ્રુવ | માનક (s) | ||
| બફર દ્રાવણ |
25o સે. તાપમાને શુદ્ધ પાણીનો વિયોજન અચળાંક (dissociation constant), Kw=10-14 અને પાણીની હાઇડ્રોજન આયન સક્રિયતા 10-7 છે. આ પાણી પ્રકૃતિમાં તટસ્થ હોવાથી શુદ્ધ પાણીનું pH મૂલ્ય 7 મળે છે. દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા (કે સક્રિયતા) વધે તો દ્રાવણના pH મૂલ્યમાં ઘટાડો થશે. દા.ત. [H+] = 10–3 હોય તો તેવા દ્રાવણનું pH મૂલ્ય 3 થાય. આમ દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતામાં દસ ગણો વધારો થાય તો pH મૂલ્યમાં એક એકમનો ઘટાડો થાય છે. 7 થી વધુ pH ધરાવતાં દ્રાવણો આલ્કલાઇન અથવા બેઝિક કહેવાય છે.
| pH | [H3O+] | ગુણધર્મ | ઉદાહરણ |
| O | 1 | પ્રબળ ઍસિડિક | બૅટરી(સંગ્રાહક કોષ)માંનો ઍસિડ |
| 4 | 10-4 | નિર્બળ ઍસિડિક | ફળોનો રસ |
| 7 | 10-7 | તટસ્થ | શુદ્ધ પાણી |
| 10 | 10-10 | નિર્બળ બેઝિક | સાબુનું દ્રાવણ |
| 14 | 10-14 | પ્રબળ બેઝિક | લાહી |
ભારાત્મક કે પરિમાણાત્મક (quantitative) રાસાયણિક પૃથક્કરણમાં pHનું માપન ઘણું મહત્વનું છે. સૂચકો (indicators) તરીકે ઓળખાતાં રાસાયણિક સંયોજનોના ઉપયોગથી તે માપી શકાય છે. આવા સૂચકો pHના ફેરફાર સાથે રંગ બદલે છે. કેટલાક pH-નિર્ભર વીજવિભવ ધરાવતા વીજધ્રુવોની મદદથી પણ pH માપી શકાય છે. આવા વીજધ્રુવોમાં 1909માં ફ્રિટ્ઝ હાબર દ્વારા પ્રયોજવામાં આવેલ કાચ-પટલ (glass-membrane) વીજધ્રુવ જાણીતો છે.
ઍસિડ-બેઝ પરિમાપનમાં ઍસિડના તટસ્થીકરણ માટે વપરાતા બેઝના પ્રમાણ દ્વારા ઍસિડનું પરિમાણાત્મક માપન થઈ શકે છે; જ્યારે અર્ધ-તટસ્થીકરણ સ્થિતિએ દ્રાવણનો pH આંક ઍસિડનો pKa આંક દર્શાવે છે અને તે રીતે તેને પારખવા માટે ઉપયોગી છે. બફર દ્રાવણો તરીકે ઓળખાતાં દ્રાવણોમાં (નિર્બળ ઍસિડ કે બેઝના ક્ષારનાં દ્રાવણોમાં) થોડો પ્રબળ ઍસિડ કે બેઝ ઉમેરવાથી દ્રાવણના pH મૂલ્યમાં નહિવત્ ફેરફાર થાય છે. આથી pH માપન માટે આવાં બફર દ્રાવણો માનક (standard) તરીકે વપરાય છે.
દ્રાવણનું pH મૂલ્ય માપવા માટે પીએચ-મીટર નામનું સાધન વપરાય છે. આ ઉપકરણ દ્રાવણમાં મૂકેલા યોગ્ય વીજધ્રુવો વચ્ચેના વીજવિભવના તફાવતને pHમાં ફેરવે છે. આવા પીએચ-મીટરમાં કાચના વીજધ્રુવ જેવો pH-પ્રતિભાવી વીજધ્રુવ તથા કેલોમલ વીજધ્રુવ જેવા અચલ વિભવ ધરાવતા સંદર્ભ ધ્રુવને વોલ્ટમીટર સાથે જોડેલા હોય છે. કાચના વીજધ્રુવનો વીજવિભવ હાઇડ્રોજન આયન સક્રિયતા સાથે સીધો સંકળાયેલો હોવાથી પોટેન્શ્યિૉમીટર પ્રકારના વોલ્ટમીટર દ્વારા બે વીજધ્રુવો વચ્ચે ઉદભવતા વીજવિભવ પરથી દ્રાવણની હાઇડ્રોજન આયન સક્રિયતા કે સાંદ્રતાનું માપ મળી શકે છે.
કેટલાંક સામાન્ય દ્રાવણોનાં પીએચ મૂલ્ય નીચે પ્રમાણે છે :
| પદાર્થ | pH |
| સમુદ્રનું પાણી | 7.75 – 8.25 |
| લોહી | 7.35 – 7.5 |
| મૂત્ર | 5 – 7 |
| દૂધ | 6.5 – 7 |
| જઠરરસ | 1.7 |
| લીંબુનો રસ | 2 – 2.2 |
| હાઇડ્રોક્લૉરિક ઍસિડ (પ્રતિ લિ. 1 મોલ ઍસિડ) | 0.1 |
| સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ (પ્રતિ લિ. 0.5 મોલ) | 0.32 |
| ઍસેટિક ઍસિડ (પ્રતિ લિ. 1 મોલ) | 2.37 |
| સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ (પ્રતિ. લિ. 1 મોલ) | 13.73 |
| એમોનિયા (10 %) | 11.8 |
| ચૂનાનું નીતર્યું પાણી | 12.4 |
| (ફળદ્રૂપ) જમીન | 6 – 7 |
ખોરાક (food), કાગળ તથા રસાયણોના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં pHનું માપન તથા નિયમન અગત્યનું છે. ખેતીવાડીમાં જમીનના pH મૂલ્યનું માપન અને તેનું નિયંત્રણ સારો પાક ઉતારવા માટે અગત્યનું પરિબળ છે. તે ઉપરાંત પાણીની ગુણવત્તા જાળવી રાખવા તથા ઍસિડ-વર્ષા(acid-rain)ની અસરોના અભ્યાસમાં પણ pHની અગત્ય છે.
જીવવિજ્ઞાનમાં pHની અગત્ય : જૈવી ક્રિયાઓની ક્રિયાશીલતા જૈવી દ્રાવણના વિશિષ્ટ pHને આભારી છે. તેથી જૈવી તંત્રોમાં માધ્યમનું pH મૂલ્ય સ્થિર રહે તે અગત્યનું છે અને તે માટે એક વિશિષ્ટ તંત્રની ગોઠવણ રહેલી હોય છે. તેને બફરતંત્ર કહે છે. બફરમાં પ્રોટૉનનું સ્થાનાંતર H2Oમાં કરવાની સુવિધા હોવાથી જરૂરિયાત પ્રમાણે H+નું પ્રમાણ ઘટાડીને અથવા વધારીને H+ આયનોનું પ્રમાણ જાળવી શકાય છે. તંત્રમાં H3O+(હાઇડ્રોનિયમ આયન)ને વધારીને અથવા તો તેને ઘટાડીને ‘H+’ પ્રોટૉનોનું પાણીમાં સ્થાનાંતર થાય છે. આ એક પ્રત્યાવર્તી (reversible) પ્રક્રિયા છે.
માનવીના રુધિરનો pH 7.4 જેટલો હોય છે. તેમાં સહેજ પણ વધઘટ થાય તો તે અવસ્થા માનવી માટે જીવલેણ નીવડી શકે છે. માનવીની જેમ અન્ય સ્થિર તાપમાનવાળાં (homeothermic), અન્ય સસ્તનો તેમજ પક્ષીઓની જૈવી ક્રિયાશીલતા માટેનો pH પણ 7.4ની આસપાસ હોય છે. ઋતુને અધીન શરીરના તાપમાનમાં સહેજ ફેરફાર થાય તેવાં સરીસૃપ જેવાં પ્રાણીઓમાં વિશિષ્ટ તાપમાનને અધીન ઇષ્ટતમ pHમાં સહેજ ફેરફાર (7.2થી 7.8) જોવા મળે છે. અન્ય સજીવો માટે પણ ઇષ્ટતમ pH 7થી 8 વચ્ચે હોય છે. જોકે માનવીના જઠરમાં પરોપજીવી જીવન પસાર કરતા બૅક્ટેરિયા અમ્લિક માધ્યમમાં વધુ ક્રિયાશીલ રહે છે. પાચનક્રિયા દરમિયાન માનવીના જઠરમાં મંદ HClનો સ્રાવ થવાથી જઠરમાં અમ્લિક pH જળવાય છે. તે જ પ્રમાણે દૂધમાં વાસ કરતા સ્ટ્રેપ્ટોકૉકસ Sp. અને લૅક્ટેબૅસિલસ Sp. બૅક્ટેરિયા પણ લૅક્ટિક ઍસિડની હાજરીમાં વધારે ક્રિયાશીલતા દર્શાવે છે. આવા દ્રાવણનું pH મૂલ્ય અત્યંત તીવ્ર (pH 1.8 જેટલું) હોઈ શકે છે.
મ. શિ. દૂબળે
જ. પો. ત્રિવેદી