شفائيه، هادي. "دوره8و10 ، ش102و103 (فروردين وارديبهشت50): ص 76-80، تصوير، نمودار.

خلاصه:  نمودار، "PH" چيست؟ "PH" ، اندازه‌گيري "PH" ، "PH" حمامهاي ثبوت.

عكّاسي

هادي شفائيه

PH

در لابراتورهاي مدرن عكاسي با محلول‌هايي كه درجة آسيدي و يا قليايي آنها معلوم نيست كار نمي‌كنند و براي كنترل نتيجه عمليات، ارقام و درجات صريح و دقيق لازم دارند بدين سبب pH، معين درمحلول ظهور و ثبوت و حتي حمام توقف مراجعه مي‌كنند.

PH چيست؟

PH علامتي است در شيمي كه به كمك آن مي‌توان «قدرت» يك اسيد و يا قليايي، همچنين يك معرف يا محلل (مثلاً محلول ظهور عكس) را به شكل «عدد» نشان داد.

اين علامت نشان دهندة درجة اسيدي يا قليايي يك محلول است برحسب غلظت آن از لحاظ يون(ion) هاي هيدروژن آزاد.

براي معلوم شدن سودمندي اين علامت به مثال‌هاي زير توجه كنيد: يك قطعه مرمر را كه از كربنات كلسيم متبلور تشيكل يافته و وسيلة يك «اسيد» حل و يا به عبارت ديگر تجزيه مي‌كنيم در صورتيكه از يك اسيد «قوي» مانند اسيد كلرهيدريك و يا اسيد نيتريك استفاده مي‌كنيم به مقصود خود خواهيم رسيد.اما يك اسيد «ضعيف» مانند اسيد آستيك(جوهر سركه) و يا اسيد بريك نمي‌تواند مرمر را تجزيه و يا حل كند.

مثال دوم را از گروه مواد قليايي مي‌توان انتخاب كرد: يك تركيب قليايي ضعيف را در نظر بگيريم(مثلاً صابون). مي‌دانيم كه بطور بي‌ضرر مي‌توان دست و رو را با آن شست. اگر بجاي صابون ماده قليايي قوي‌تري(مثلاً هيدرات سديم كه نام عاميانه آن سود سوزآور است) انتخاب كنيم وضع دگرگونه خواهد شد. محلول اين ماده باعث تخريب بافت‌هاي حيواني اجسام آلي  و غيره....مي‌گردد.(به همين جهت از آن براي باز كردن لوله‌هاي دستشويي و غيره كه بوسيله قطعات گوشت و مواد چربي و تكه‌هاي پارچه و نظاير آن برگرفته مي‌شود استفاده مي‌كنند).

از موادي كه در عكاسي بكار مي‌رود نيز مي‌توان مثالي آورد: با براكس، كه قليايي ضعيفي است، فقط ساختن محلولهاي ظهور كند و كم قدرت امكان پذير است. در حاليكه بوسيلة هيدرات سديم محلولهاي ظهور سريع، كه فوق العاده مؤثر است و نگاتيف‌هاي خيلي كنتر است ايجاد مي‌كند، ساخته مي‌شود.

البته همه مي‌دانند كه اسيد سولفوريك قوي‌تر از اسيد بريك است و سود محرق قليايي از بركس مي‌باشد، اما بي كمك علامت و نشانة خاصي نمي‌توان به درستي اختلافي را كه بين «قدرت» اين مواد وجود دارد توجيه كرد.

مي‌دانيم كه انديكاتور يا معرف رنگي كلاسيك، يعني كاغذ تنتور تورنسل(گل آفتابگردان)، داراي خاصيت تغيير رنگ در مجاورت آسيد و قليايي است. اما رنگ سرخي كه اين ماده در مجاورت اسيد كلرهيدريك به خود مي‌گيرد با رنگ سرخ حاصل از اسيد استيك اختلافي ندارد. همچنين براكس، كربنات سديم و هيدرات سديم هر سه كاغذ تورنسل را مانند هم آبي مي‌كنند. بنابراين، انديكاتور مزبور در مورد «قدرت» محلول هيچ گونه اطلاعي نمي‌تواند بدهد.

وضع شيمي تا چندين سال پيش بدين منوال بود. يك شيميست دانماركي L.P. Sorensen كه در روي مخمرها به مطالعه مي‌پرداخت مي‌دانست كه نتايج حاصل در مصرف عملي آنها بستگي نزديك با "قدرت" اسيد موجود در محيط تخمير دارد(غلظت يونهاي هيدروژن). اما راهي مناسب براي اندازه‌گيري در دست نداشت.

در آن موقع راههاي متعدد براي تعيين قدرت شناخته شده بود ولي بكار بستن آنها چندان راحت نبود.

شيميست مذكور سيستمي تأسيس و تدوين كرد كه براي اندازه‌گيري ميدان عمل وسيعي داشت و قابل تطبيق در موارد بسيار زيادي بود. اين گسترش به كمك موارد حقيقي كه بسيار قاطع‌اند به اثبات رسيده است. في المثل يك محلول اسيد كلريدريك 16000 بار مؤثرتر از محلول اسيد بريكي است كه داراي همان درجه غلظت مولكولي باشد. در مورد مواد قليايي نيز وضع از همين قرار است. مثلاً محلول هيدرات سديم شش هزار بار مؤثرتر از محلول براكس مي‌باشد در لابراتوآرهاي صنعتي pH را با دستگاه PH-Mitre   [76]  مجهز به الكترود شيشه-ليتيم اندازه‌گيري مي‌كنند اين دستگاهها با دقت فوق العاده‌اي نتيجه را تأيين مي‌كنند اما خيلي گران بوده و فقط توسط متخصصين قابل استفاده‌اند.

استفاده از روش رنگي Colorimetrique سهل تر است و فقط احتياج به يك سري شاهد دارد.

تعريف PH

شيميست نام برده براي PH مقياسي تدوين كرده كه از صفر تا 14 به چهارده بخش مساوي تقسيم شده است. درجة 7 آن با مواد خنثي مطابقت دارد فاصلة صفر تا 7 به مواد اسيد اختصاص داده شده و از 7 تا 14 به مواد قليايي.

رابطه ميان دو بخش همجوار 10 مي‌باشد به اين معني كه اگر اختلاف يك بخش 10 باشد، اختلاف دو بخش 10×10 يعني برابر 100 خواهد بود و بدين ترتيب اختلاف 5 بخش عبارت مي‌گردد از 10 به توان 5 يعني 100000 (100000=10 درجه) به اصطلاح ديگر: يك ماده با 0= PH ده  برابر فعالتر از ماده ديگر با 1= PH و يكصد هزار بار فعالتر از ماده‌اي با 5= PH است. همين قاعده بطور قرينه در جهت قليايي هم وجود دارد: ماده‌اي با 14= PH 10 برابر فعالتر از 13= PH و 100000 بار فعالتر از 10= PH مي‌باشد.

چنانكه گفته شد اندازه‌گيريهاي PH بطور بسيار دقيق با وسائل الكتريكي انجام مي‌گيرد كه بسيار پرخرج است ولي در ساية‌فعاليت شيميست دانماركي و دانشمندان آمريكايي Lubbs و Cohen طريقة‌سهل و ارزاني ايجاد گرديد.

نتيجة تجسسات آنها تهية يكسري انديكاتور (معرف)هاي رنگي جديد بود كه با دقت كافي عملاً مي‌تواند PH يك مايع را تعيين كند. گرچه طرز عمل آنها نيز شباهت به تورنسل دارد ولي هم دقيقتر از آن است و هم ميدان عملشان متغيرتر. تورنسل فقط ميان 5= PH و 8 = PH عمل مي‌كند ولي معرفهاي مزبور در ميدان تنگتري نوسان دارند: مثلاً بلود و تيمول در ميان 2/1-8/2 از سرخ به زرد تغيير رنگ مي‌دهد و در بين 8-6/9 از زرد به آبي.

در تابلوي يك چند معرف با  مشخصات آن مشاهده مي‌شود.

طرز اندازه‌گيري دقيقتر و سطرهاي بعد ذكر خواهد شد.

در تابلوي 2 PH چند محلول ظهور متداول و در تابلوي 3 PH محلولها بطور كلي نشان داده شده است.

تغيير رنگ                     حدود PH قابل استفاده                   نام معرف

بنفش-زرد                                1.5-0.1                        Violet De Methyle

زرد-سرخ                               2.8-1.2                   Bleu De Thymol

آبي-زرد                                   Bleu De Bromophenol                    3-4,6                            

زرد-سرخ                                        Rouge De Methyle               4,2-6,3                         

آبي-زرد                                    Bleu De Bromothymol                   6-7,6                                      

سرخ-زرد                             Roung De Cresol                         7,2-8,8                                   

آبي-زرد                                 Bleu de thymol                            8-9,6                                      

آبي-بيرنگ                        Thimolphataline                            9,3-10,5                                  

سرخ-زرد                         Jaune d'alizarine                          10,1-12,1                                 

تابلوي 2

Agfa     Rodinal............................12.30

Kodak    D.76.................................8.60

Kodak    D.K.20 .............................8,15

Kodak    D.23..................................7,90

Kodak    D.25...................................7,20

 Chlrohydrate de diamodophenol

م   + Sulfite    ........................................7,00 [م77]

تابلوي 3

محلول‌هاي ظهور قوي                                          12-13

محلولهاي ظهور كاغذ متول+هيدروكينون                    11-5/11

محلولهاي ظهور اونيورسل متول+هيدروكينون                10-11

محلولهاي نيمه ريزدانه                                          9-8/9

محلولهاي ريز دانه                                              2/8-6/8

محلولهاي سوپر ريزدانه                                       4/7-8

محلول ثبوت خنثي                                            5/7-8/8

محلول ثبوت اسيد                                             4-6

محلول ثبوت سفت كننده                                     5/4-5/6

حمام توقف                                                    8/3-5/4

يك محلول ظهور«ريزدانه» حقيقتاً‌موجب كوچك شدن دانه‌هاي نقره نخواهد شد مگر اينكه PH آن پايينتر از 7/8 باشد.

در محلولهاي ظهور رنگي فعل و انفعالات بستگي تام و تمام با PH دارد و بايد كه با دقت تنظيم شده و ثابت نگه داشته شود.

وقتي گفته مي‌شود كه يك حمام ثبوت داراي 5/4= PH و ديگري 5/5= PH است بلافاصله فهميده ميشود كه اولي ده برابر اسيدتر از دومي است. همچنين محلول ظهوري 11= PH ده برابر قليايي‌تر از محلول ظهوري است كه PH آن 10 مي‌باشد. والي آخر........

قبلاً‌گفتيم كه فعاليت يك محلول ظهور بستگي دارد با «قدرت» قليايي و اينك مي‌توانيم براي اصطلاح كيفي قدرت جانشيني تعيين كنيم كه عبارت است از: علامت كمي PH.

در آزمايشهايي كه سال 1933 ازطرف دانشمندان روس Faermann و Schischkina با متول انجام شد معلوم گرديد كه طبيعت ماده قليايي بكار رفته در سرعت عمل ظهور تأثير ندارد بلكه PH است كه در اينمورد تأثير مي‌كند قليايي‌هاي مورد استفاده هرچه باشد اگر PH آنها اختلافي نداشته باشد فعاليت محلولهاي ظهور مانند هم خواهد بود.

براي فعاليتهاي مشابه ارزش PH به طبيعت احيا كننده بستگي دارد. در حاليكه متول مستعد ظهور است با PH 6-7 هيدروكينون با 9= PH شروع به تأثير و عمل مي‌كند. دليل اينكه مخلوط متول-هيدروكينون اينقدر مورد استفاده مي‌باشد همين است. با هيدروكينون ظاهر شدن تصوير خيلي دير آغاز مي‌شود ولي همين كه شروع گرديد با سرعت قدرت كسب كرده و سياه مي‌شود. برعكس متول در عرض چند ثانيه موجب ظهور تصوير مي‌گردد. بدين ترتيب متول در ابتداي ظهور تأثير مي‌كند و هنگامي كه دورة‌القاء سپري شد هيدروكينون به سرعت كنتر است تصوير را بالا مي‌برد.

آغازكار

نگهبانان اردوها

اندازه‌گيري PH

به محلول مورد آزمايش از محلول معرف لازم (با غلظت نيم درصد) اضافه مي‌كنند. رنگ اوليه تغيير مي‌يابد و رنگ جديد را با رديف «شاهد» ها مقايسه مي‌كنند.

            از

             2,8-1,2                  Bleu de Thymol

براي        4,6-3                     Bleu de Bromophenol

5,6-4                      Vert de Bromocresol            PH

هاي       6,8-5,2                    Rouge de Chlorophenol

            8,4-6,8                    Rouge de Phenol

            10,2-8,6                   Phenol-phtaleine

            11,8-10,2                 Jaune d’Alizarine G.G.

بكار مي‌‌رود.

تحقيق PH محلول‌هاي ظهور عادي معمولاً به كمك فنل-فتالئين انجام مي‌گيرد.

با "كاغذ معرف" اندازه‌گيري سريع امكان پذير است.

گرچه دقت اين عمل نسبتاً كم است معهذا براي يك آماتور كفايت مي‌كند.

مثلاً: كاغذي بنام Prolabo وجود دارد كه به شكل نوار زرد رنگي است. اين نوار را در محلولي كه PH آن بايد اندزه‌گيري شود فرو مي‌كنند. اگر مايع اسيد باشد رنگ كاغذ فوراً به سرخ متمايل مي‌گردد و اگر قليايي باشد رنگ بنفش به خود مي‌گيرد. 7= PH (وضع خنثي) با رنگ سبز متوسط معلوم مي‌گردد. رنگ حاصل با نمونه‌هايي كه هريك با PH معيني مطابقت داشته و روي جعبة كاغذ وجود دارد مقايسه مي گردد.

گاهي پيش مي‌‌آيد كه رنگ حاصل با هيچ يك از رنگهاي نمونه كاملاً مطابقت نمي‌كند. مثلاً ممكن است ميان بنفش روشن =9= PH و بنفش تيره=10= PH باشد. در اين صورت معلوم مي‌شود PH محلول مورد آزمايش تقريباً = 5/9 است.

اندازه‌گيري دقيق‌تر با كاغذ بنام Lyphan امكان پذير مي‌گردد.

يك كاغذ اونيورسال وجود دارد كه مي‌توان با آن PH بين 3-12 را با اختلاف يك درجه اندازه‌گيري كرد. نوار را در محلول مورد نظر فرو كرده در حرارت عادي در محلولهاي سيال، كافي است يك ثانيه نگه داشت. اما در محلولهاي قليايي غليظ مي‌توان تا 5 ثانيه غوطه‌ور كرد.

سپس بيرون آورده بايد نگه داشت تا قطرات آن بچكد و سپس رنگش را با نمونه‌ها مقايسه كرد. اين مقايسه بهتر است هم با تابش نور و هم با عبور نور انجام گيرد. رنگ كاغذ مزبور از سرخ نارنجي-زرد-سبز-آبي تا بنفش تغيير مي‌كند و چنانكه گفته شد دقت آن تقريباً يك واحد PH  است. اگر دقت بيشتري مورد نظر باشد و بخواهند درجاتي در بين يك درجة PH پيدا كنند اندازه‌گيري دوم با كاغذ ديگري انجام مي‌گيرد كه مي‌تواند فواصل تنگ‌تري را تعيين كند. مثلاً با كاغذ اونيورسال مشخص مي‌شود كه PH محلول در حدود 6 است. با كاغذ شمارة 668 مي‌توان اختلافهايي در حدود   [79]   3/6-6/6-9/6 را تعيين كرد. با كاغذ شمارة 666 فواصل كمتري را مي‌توان مشخص نمود.

پايان روز

بعد از ظهر آفتابي

اگر لازم باشد كه PH در حدود 2/0 واحد اندازه‌گيري گردد محلول مورد آزمايش را با لوله‌هاي محتوي مايعات رنگين كه حاضر و آماده فروخته مي‌شود مي‌توان مقايسه كرد. مثلاً اندازه‌گيري بين 6-7 به كمك يك سري لوله‌هاي اضافي آبي برتيمول ميسر مي‌گردد.

PH حمامهاي ثبوت

لازم به يادآوري هست كه اهميت تعيين PH تنها مربوط به محلولهاي ظهور نبوده در محلولهاي ثبوت نيز به همان درجه مهم است.

قدرت اسيدي محلولهاي ثبوت به تدريج در موقع كار كردن كاسته مي‌شود و لازم است آن را به سهولت كنترل كرده و در مواقع لزوم دوباره به قدرت كافي رسانيد. كاغذهاي معرفي بنام Ionoskrib در دفترچه‌هاي ده برگي وجود دارد كه با گذاشتن يك قطره از محلول بر روي آن و حصول رنگهاي مختلف مي‌توان به ميزان PH پي برد درجة‌اسيد محلول ثبوت بر حسب جدول زير معلوم مي‌شود:

مقدار اسيد محلول ثبوت                  رنگ بوجود آمده              ارزش

خوب                                              زرد                          4

خوب                                             سبز                           5

اسيد حمام بايد تقويت شود                   آبي                           6

بالا بردن قدرت اسيدي حمام با افزودن كم كم محلول زير انجام مي‌گيرد. تا اينكه برگ كاغذ به رنگ سبز-زرد درآيد. 7/4= PH).

سولفيد سديم آنهيدر               50 گرم

اسيد استيك                  50 سانتيمتر مكعب

آب، مقدار كافي‌تا           1000 سانتيمتر مكعب.

معمولاً ثبوت تا فرسودگي کامل ميتواند 2-3 بار تقويت آسيدي گردد.

حمامهاي ثبوت سفت كننده

اين حمامها در حدود 2/4= ،بطور مناسب تأثير ميکند. وقتي به 8/4 برسد نوعي رسوب املاح آلومينيوم ايجاد ميشود  PH اضافه کردن آسيد بريک ته نشين شدن سولفيت آلومينيوم رابه تأخير مي اندازد.PH بالاتر از 4 هيپو سولفيت را تجزيه ميکند. بدين ترتيب اهميت روز افزون PH در عكاسي، بالاخص كار رنگي، معلوم مي‌گردد. زيرا امكان مي‌دهد تا در لابراتوارها بطور عملي‌تري به كار پردازند و همواره از قدرت و انرژي حمام‌ها اطلاع داشته باشند. آنچه در اين جا بيان شد توضيح ساده‌اي بود درباره PH خوانندگان براي كسب اطلاعات بيشتر مي‌توانند به كتابهاي شيمي مراجعه كنند. [80]