قسم أجهزة الانتاج الزراعي والحيواني تصميم وصيانة وسائل الانتاج النباتي والحيواني من حاضنات واجهزة تعقيم وتخزين وتوليد الطاقة البديلة

أدوات الموضوع

الصورة الرمزية s.sultan
s.sultan
:: عضو ماسى ::
تاريخ التسجيل: Sep 2004
الدولة: حبيس الغربتين
المشاركات: 10,922
نشاط [ s.sultan ]
قوة السمعة:396
قديم 08-08-2009, 09:48 AM المشاركة 1   
افتراضي التسميد Fertilization والاجهزه المسيطره عليها Twitter FaceBook Google+



بسم الله الرحمن الرحيم

تحيه طيبه

قراءة في احد المنتديات العربيه موضوع شيق ومهم حول التسميدFertilization
وحبيت انقله لكم لغرض الاستفاده من المعلومات وفي حالى الحاجه نقوم بالتطرق
الاجهزه المسيطره عليه وطرق الفحص الالكتروكيمائيه...والله اعلم

والف شكر لصاحب الموضوع الاصلي

وبالتوفيق

ابو احمد

التسميد
Fertilization


تعتمد المحاصيل الزراعية بصفة عامة على التربة لإمدادها بكل من الماء والعناصر الغذائية الذائبة اللازمة لنمو النبات وذلك من خلال محلول التربة الذي يمتصه النبات بواسطة مجموعه الجذري المنتشر في التربة.

ويعتبر التسميد من أهم العوامل المؤثرة في تحسين و زيادة إنتاجية المحاصيل الزراعية وخاصة تحت ظروف الأراضي الفقيرة في محتواها من العناصر الغذائية الضرورية لنمو النبات.

تعريف السماد وأهميتههو عبارة عن المادة أو المواد المستخدمة في تحسين خواص التربة و تغذية المحاصيل الزراعية بهدف زيادة الإنتاج حيث تمد النباتات بالعناصر المغذية مباشرة أو غير مباشرة لكي يتحسن نموها ويزيد إنتاجها كما ونوعا.

ويطلق على الأسمدة لفظ المخصبات Enrichments)) أي المواد التي تزيد من خصوبة التربة من العناصر الغذائية الميسرة للنبات أي يستطيع النبات امتصاصها.

ولقد بداء إدراك المزارع لأهمية التسميد في توفير العناصر الغذائية اللازمة لزيادة كفاءة إنتاج المحاصيل منذ فترة طويلة.

ومنذ عام 1960م ومع التقدم في تقنية التسميد واستخدام التغذية المعدنية، بدأت إنتاجية المحاصيل الزراعية بالتحسن كما ونوعا في معظم مناطق العالم وخاصة المتطورة منها (Tisdale et al., 1985).

وقد وجد أن 50 % من زيادة وتحسن إنتاجية محصول الذرة وبعض محاصيل الحبوب الأخرى يعزى إلى استخدام الأسمدة التجارية (Gardner et al., 1985) ومن أهم فوائد التسميد ماياتي :-


تحسين الخواص الطبيعية والكيميائية للأرض الزراعية
.



تحسين نظم الزراعة الكثيفة
.



زيادة التوسع الراسي في إنتاج المحاصيل الزراعية
.



تحسن صفات المنتجات الزراعية
.



زيادة الإنتاج
.


العناصر الأساسية لنمو المحاصيل الزراعيةلكي يكون العنصر أساسيا وضروريا لنمو

النبات لابد من توفر الشروط آلاتية:-

لا يستطيع النبات إكمال دورة حياته بدون توفر هذا العنصر.

إمكانية منع أعراض نقص العنصر أو علاجها بإمداد النبات بهذا العنصر وليس بعنصر أخر.

أن يكون العنصر ذا دور مباشر في تغذية النبات.

أن يشكل العنصر جزا من تركيب مركب داخل النبات فمثلا النتروجين يكون البروتين والفسفور يدخل في تكوين الأحماض الامينية ومركب الطاقة ATP وهكذا بقية العناصر الأساسية.

وعلى العموم تنقسم العناصر الأساسية لنمو المحصول إلى عناصر كبرى (Macro nutrients) وعناصر صغرى أو دقيقة (Micro nutrients).

فالعناصر الكبرى هي تلك العناصر التي يحتاجها النبات بكميات كبيرة تقدر بحوالي واحد جم لكل واحد كجم من المادة الجافة وتشمل الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والفسفور والبوتاسيوم والكالسيوم والماغنسيوم والكبريت.
أما العناصر الصغرى فهي تلك العناصر التي يحتاجها النبات بكميات قليلة تقدر بحوالي 0.1جم لكل واحد كجم من المادة الجافة وتشمل الحديد والمنجنيز والزنك والنحاس والبورون والمولبدنيوم. وقد وجد أن هناك بعض العناصر الصغرى قد تكون أساسية لنمو بعض المحاصيل الزراعية ومن أهم هذه العناصر الصوديوم والالومنيوم والسليكون والكوبلت والكلورين فقد وجد أن السليكون ضروري لنمو محصولي الأرز والدخن وكذلك قصب السكر والكلورين هام في بنجر السكر بينما الصوديوم ضروري لنمو بعض نباتات رباعية الكربون C4 وكذلك النباتات العصيرية CAM.


العناصر الأساسية لتغذية النبات


العنصر
Element

الرمز الكيميائي
Chemical Symbol
شكل الامتصاص
FormِAvailable

تركيزه في المادة الجافة
(%)

حركته في النبات
العناصر الكبرى
الكربون
C
CO2
45
متحرك
الهيدروجين
H
H2O
6
متحرك
الأكسجين
O
O2 , H2O
45
متحرك
النيتروجين
N
NO3- , NH4+
1.5
متحرك
الفسفور
P
H2PO-4 , HPO2-4
0.2
متحرك
البوتاسيوم
K
K+
1
متحرك
الكالسيوم
Ca
Ca++
0.5
غير متحرك
الماغنسيوم
Mg
Mg++
0.2
متحرك
الكبريت
S
SO42-
0.1
بطئ
العناصر الصغرى
الحديد
Fe
Fe3+ , Fe2+
0.01
غير متحرك
المنجنيز
Mn
Mn++
0.005
غير متحرك
الزنك
Zn
Zn++
0.002
متحرك
النحاس
Cu
Cu+ , Cu++
0.0006
غير متحرك
البورون
B
H3BO3
0.002
غير متحرك
المولوبدنيوم
Mo
MoO42-
0.00001
متحرك
الكلور
Cl
Cl - _
0.01
بطئ

المصدر: Salisbury and Ross (1992)


العوامل المؤثرة في قدرة النبات على امتصاص لعناصر الغذائيةيتأثر مقدار ما يمتصه النبات من العناصر الغذائية من الأرض بعدد من العوامل والتي يمكن تقسيمها إلى عوامل داخلية متعلقة بالنبات نفسه وأخرى خارجية تتعلق بالعوامل البيئية التي ينمو فيها النبات.


أولاً: العوامل الداخلية وتشمل النوع النباتي والتركيب الوراثي ومرحلة نمو النبات وصفات المجموع الجذري من حيث التعمق والانتشار والنفاذية وكذلك المجموع الخضري من حيث ازدياد النمو وكبر المساحة الورقية.
أيضا هناك بعض العمليات الفسيولوجية التي يقوم بها النبات لها تأثير في قدرة الامتصاص مثل عمليات الأيض والتنفس والنتح .


ثانياً: العوامل الخارجية وتشمل نوع العنصر الغذائي وتركيزه ومدى صلاحيته للامتصاص(الصورة الميسرة للعنصر في التربة) ومدى توزيعه حول جذور النبات وكذلك نوع التربة التي ينمو فيها النبات من حيث التركيب والقوام أيضا فإن ارتفاع تركيز الأملاح في محلول التربة يؤدي إلي التقليل من قدرة الجذور على امتصاص العناصر الغذائية نظرا لزيادة الاسموزية وحدوث تنافس بين بعض العناصر المتشابهة الشحنات الكهربائية.
كذلك فإن درجة حرارة التربة وتركيز أيون الهيدروجين وتهوية التربة ومدى تيسر المحتوى الرطوبي بها ، كل هذه العوامل قد تأثر إما سلباً أو إيجابا في قدرة النبات على امتصاص العناصر الغذائية من محلول التربة المحيط بالجذور النباتية.

كما وجد أن بعض العوامل المناخية المحيطة بالنبات مثل الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة والرطوبة النسبية لها تأثيري عمليات الأيض المرتبطة بالامتصاص الايجابي للعناصر الغذائية كما تؤثر على معدل النتح الذي بدوره يؤثر في مقدار العناصر الغذائية التي تنتقل بواسطة آلية التدفق الكتلي للايونات مع حركة الماء خلال الجذور والتي تزيد بزيادة النتح مما يسهل حركة الايونات وانتقالها داخل النبات.

تحديد الاحتياجات السمادية للمحاصيل الزراعيةتختلف الاحتياجات السمادية للمحاصيل الزراعية باختلاف نوع المحصول وطبيعة العائد الاقتصادي المراد الحصول عليه وكمية الإنتاج المطلوبة ونوعية العناصر الغذائية المستخدمة.
وعلى العموم فان هناك العديد من العوامل المتعددة والمتداخلة التي تؤثر في كمية السماد الواجب إضافته لمحصول ما ومن أهم هذه العوامل مايلي:-

نوع التربة ويشمل الخواص الطبيعية والكيميائية ومستوى خصوبتها من العناصر الأساسية الضرورية لنمو النبات.

نوع المحصول المراد زراعته.

كمية ونوعية الإنتاج المطلوبة والتي تحقق العائد الاقتصادي من زراعة هذا المحصول.

المعاملات السابقة للتربة ونوعية المحصول السابق( الدورة الزراعية المستخدمة).

كمية ونوعية مياه الري المتاحة وطريقة الري المتبعة.

أنواع الأسمدةتعرّف الأسمدة بأنها مواد تستخدم في تحسين الحالة الغذائية للمحاصيل الزراعية ومدها بالعناصر الغذائية اللازمة لنموها وزيادة الإنتاج كما ونوعا. ويمكن تقسيم الأسمدة إلى الأنواع التالية:-

أولا : الأسمدة الطبيعية

وهي التي تكونت طبيعيا وتستخدم في صورتها الطبيعية وتشمل:
الأسمدة الحيوانية وتتميز باحتوائها على نسبة عالية من المادة العضوية وبعض العناصر الغذائية الضرورية مثل النتروجين والفسفور والبوتاسيوم وعناصر أخرى كما تحتوي الأسمدة الحيوانية على كائنات حية تقوم بتحليل المادة العضوية، أيضا فإن الأسمدة العضوية تحسن من الخواص الطبيعية للتربة كما تخفض درجة الحموضة.

الأسمدة الخضراء
وهي عبارة عن نباتات خضراء تزرع وتحرث في التربة بهدف تحسين خواص التربة ومن أهم هذه النباتات المحاصيل البقولية المثبتة للنتروجين الجوي. وهذه الأسمدة لها نفس المميزات التي ذكرت سابقا.
أسمدة عضوية أخرى
وتشمل مخلفات المجاري والمجازر وكذلك مخلفات المزرعة الناتجة من محصول سابق وتحتوي هذه الأسمدة على عناصر غذائية تختلف بحسب المصدر الذي صنع منه السماد.

ثانيا : الأسمدة الكيميائية

وهي الأسمدة التي تم تصنيعها عن طريق الإنسان بواسطة تقنيات خاصة وتحتوي على العناصر الغذائية في صورة غير عضوية.

والأسمدة الكيماوية يمكن تقسيمها إلى سماد بسيط وسماد مركب فالسماد البسيط هو الذي يحتوى على عنصر مغذى واحد وهو العنصر الذي من اجله يضاف السماد مثل نترات الكالسيوم ونترات الأمونيوم وكلوريد الكالسيوم وغيرها وعلى العموم فأن من أهم الأسمدة البسيطة والأكثر شيوعا هي الأسمدة الأزوتية حيث تحتوي على النيتروجين كعنصر سمادي بها والأسمدة الفوسفاتية وهي التي تحتوي على الفوسفور كعنصر أساسي والأسمدة البوتاسية التي تحتوي على البوتاسيوم كعنصر سمادي.

أما الأسمدة المركبة فهي تلك التي تحتوي على أكثر من عنصر سمادي خاصة تلك التي تحتوي على العناصر الثلاثة الكبرى مثل السماد المركب NPK وقد تحتوي على بعض العناصر الضرورية الأخرى.

ويمكن تقسيم الأسمدة حسب طبيعة السماد إلى أسمدة صلبة (جافة) كالتي سبق ذكرها وأسمدة سائلة تستخدم على شكل محاليل ذائبة في الماء حيث تحتوي على جميع العناصر التي يحتاجها النبات وأهميتها الأساسية هي رشها على أوراق النبات وأسمدة غازية ومن أهمها سماد ثاني اوكسيد الكربون (CO2 enrichment) والذي بدا استخدامه حديثا في غرف النمو والصوب الزجاجية وأحيانا في الحقل حيث يحقن في التربة مع ماء الري وذلك بهدف زيادة معدل البناء الضوئي في النبات وتحسين الإنتاجية (Thompson and Woodward, 1994; Prior et al., 1991 and 1998; Fangmeier et al., 2000) .


بعض أنواع الأسمدة الكيماوية المستخدمة في تسميد المحاصيل الزراعية
.*




النسبة
(%)
الرمز الكيميائي
اسم السماد
21% N
و 24% S
(NH4)2 SO4
كبريتات الأمونيوم
16% Mg
MgSO4
كبريتات الماغنسيوم

50% K2O
و 17% S
K2SO4
كبريتات البوتاسيوم

15% N
Ca (NO3)2
نترات الكالسيوم

13% N
و 44% K2O
KNO3
نترات البوتاسيوم

60% K2O
KCL
كلوريد البوتاسيوم

33% N
NH4 NO3
نترات الأمونيوم

25% N
NH4CL
كلوريد الأمونيوم

19% P2O5
-----
سوبر فوسفات الكالسيوم

46% P2O5
Ca(H2PO4)2
سوبرالفوسفات الثلاثي

46% N
CO(NH2)2
يوريا
23-23-0
NPK
سماد مركب
18-18-5-1.5
NPK and Tr.
سماد مركب

21-21-21
NPK
سماد مركب ذواب
20-20-20-0.53
NPK and Tr.
سماد مركب ذواب

*المصدر: الصحاف (1989) وTisdale et al(1985)


طرق إضافة الأسمدة ومواعيدها

يجب أن تضاف الأسمدة الصلبة بطريقة تضمن وصول العنصر الغذائي إلى منطقة جذور النبات حيث يسهل على النبات امتصاصه ومن أهم طرق إضافة الأسمدة الصلبة (الجافة) للتربة مايلي:
نثرا أما يدويا أو أليا وهي أكثر الطرق شيوعا في تسميد المحاصيل الزراعية.
وضع السماد آليا عند البذار بحيث يكون وضع السماد أعمق من وضع البذور.
وضع السماد في سطور أو جور وذلك حسب طبيعة النبات المنزرع.
استخدام الطائرات في توزيع السماد خاصة في الحقول الواسعة.

أما الأسمدة السائلة والغازية فيمكن أن تضاف للنبات بأحد الطرق التالية :
1- رش الأسمدة السائلة على الأوراق.
2- إضافة الأسمدة مع ماء الري.
3- حقن التربة بالأسمدة السائلة والغازية.
4- إضافة الأسمدة السائلة تحت سطح الأرض.

أما مواعيد إضافة الأسمدة للتربة فهذا يتأثر بعدة عوامل أهمها نوع النبات وطبيعة نموه وطور النمو واحتياجاته الغذائية ونوع العنصر المضاف وطبيعة السماد المراد إضافته.

وعلى العموم فإنه يجب أن يكون السماد متوفر للنبات في الوقت الذي يكون النبات بحاجة له وهذا يتحدد حسب العوامل السابق ذكرها.


التسميد وكفاءة الاستهلاك المائي في المحاصيل الزراعية لقد وجد أن أي عامل نمو ( (Growth Factorيزيد من إنتاجية المحصول لاشك أنه سيؤدي إلى تحسين كفاءة الاستهلاك المائي وذلك حسب المعادلة التالية :
كفاءة الاستهلاك المائي = إنتاجية المحصول / كمية الماء المستهلك.


ومن هذه العوامل التي تؤثر في نمو المحاصيل الزراعية هي نوعية الحرث (Tillage) ، الأصناف ، الكثافة النباتية ، ميعاد الزراعة ، مقاومة الآفات ، التسميد. ويعتبر التسميد من العوامل الهامة المؤثرة في الإنتاجية وبالتالي الاحتياجات المائية للمحصول.

لقد وجد في الأراضي ضعيفة الخصوبة أن الاحتياجات المائية للمحصول تزيد بينما تنقص للنصف أو أكثرعند إضافة السماد المناسب، أي أن التسميد أدى إلى تحسين كفاءة الاستهلاك المائي. يعتبر الماء عامل هام ومؤثر في قدرة الجذور على امتصاص العناصر الغذائية من محلول التربة حيث يوجد ثلاث آليات هامة عن طريقها يتم امتصاص الجذور للعناصر الغذائية وجميعها تتأثر بمدى توفر ماء التربة. وهذه الآليات تشمل :

·الاعتراض الجذري (Root Interception) حيث أن للجذور القدرة العالية على اعتراض وامتصاص العناصر الغذائية من محلول التربة عندما تكون الرطوبة الأرضية متوفرة لأن الجذور تكون أكثرنموا وتشعباً والشعيرات الجذرية أكثر عددا وبالتالي يصل الجذر بنموه إلى حيث توجد العناصر الغذائية وبذا يكون أكثر ملامسة للعناصر الذائبة في المحلول الأرضي وذلك بعكس التربة الجافة.

· التدفق الكتلي للأيونات ( (Mass Flowحيث تنتقل العناصر إلى سطح الجذور مع حركة الماء وهذه الآلية تساعد الجذور على امتصاص اكبر كمية من العناصر الغذائية نظرا لسرعة تحركها مع حركة الماء لذا فإن توفر الماء يساعد على زيادة حركة العناصر إلى الجذور.

· الانتشار (Diffusion) فقد وجد أن الكمية العظمى من عنصري الفوسفور والبوتاسيوم تتحرك من محلول التربة إلى سطح الجذر بواسطة آلية الانتشار والتي تعتمد على وجود فرق في التركيز Gradient لذا فإن نقص الرطوبة الأرضية يقلل من حركة هذه العناصر وانتشارها وبالتالي حدوث نقص في تغذية النبات بهذين العنصرين.

وجد في الأراضي الفقيرة في عنصر الفوسفور أنه عند إضافته للأرض أدى بالإسراع في نضج النبات وبالتالي خفض في الاستهلاك المائي خلال الموسم (Tisdale et al., 1985).
أما في الأراضي الفقيرة في البوتاسيوم فإن إضافته أدت إلى زيادة الضغط الانتفاخي للخلية النباتية مما يساعد النبات على الاحتفاظ بحالة مائية جيدة والتقليل من أضرار الجفاف.

أيضا فإنه تحت ظروف الجفاف والحرارة فإن التسميد البوتاسي يساعد على تقليل النتح وذلك عن طريق التحكم في فتح وغلق الثغور النباتية وبالتالي تقليل الفقد في الماء الناتح مما يقلل من الاستهلاك المائي للنبات. تساعد زيادة تركيز العناصر الغذائية في خلايا النبات على زيادة الضغط الأسموزي وبالتالي حماية النبات من فقد الماء أثناء فترات الجفاف،·

أيضا فإن عملية التنظيم الأسموزي وهي أحد آليات مقاومة الجفاف تكون أكثر نشاطا في حالة توفر السماد الكيماوي وخاصة البوتاسيوم.

يؤدي التسميد الجيد والمناسب إلى زيادة نمو النبات في الوزن والحجم مما يزيد من كثافة الغطاء النباتي وبالتالي حماية سطح التربة من فقد الماء بواسطة عملية التبخير وبالتالي التقليل من الاستهلاك المائي وتحسين الكفاءة المائية للمحصول خاصة تحت ظروفنا المحلية والمتميزة بزيادة الحرارة والجفاف.

كما وجد أن التسميد النتروجيني أدى إلى زيادة المحصول وفي نفس الوقت زاد من كفاءة الاستهلاك المائي للنبات وذلك بزيادة كمية المادة الجافة الناتجة من استخدام وحدة واحدة
من الماء المستهلك في عملية البخرنتح.

وقد وجد حديثاً أن استخدام التسميد الكربوني (CO2
Enrichment) حيث يحقن هذا الغاز في البيئة النباتية مما يحسن من الكفاءة النباتية في استخدام هذا الغاز وبالتالي زيادة قدرة النبات في عملية البناء الضوئي مما يسبب زيادة في كمية المادة الجافة ومن ثم تحسين كفاءة الاستهلاك المائي للمحاصيل الزراعية

اعلانات

الصورة الرمزية SW2009
SW2009
:: مهندس ::
تاريخ التسجيل: May 2009
المشاركات: 41
نشاط [ SW2009 ]
قوة السمعة:0
قديم 28-08-2009, 12:36 PM المشاركة 2   
افتراضي


السلام عليكم :

أرجو توضيح أكثر رجاءاُ

اعلانات اضافية ( قم بتسجيل الدخول لاخفائها )
  

الصورة الرمزية s.sultan
s.sultan
:: عضو ماسى ::
تاريخ التسجيل: Sep 2004
الدولة: حبيس الغربتين
المشاركات: 10,922
نشاط [ s.sultan ]
قوة السمعة:396
قديم 28-08-2009, 02:10 PM المشاركة 3   
افتراضي سلام


السلام عليكم :

أرجو توضيح أكثر رجاءاُ
بسم الله الرحمن الرحيم

تحيه طيبه

الموضوع منقول وليس باختصاصي ولكن المهم في الموضوع الاجهزه المساعده في التسميد

وبالتوفيق

ابو احمد


BILAL R
:: مهندس ::
تاريخ التسجيل: Jun 2009
المشاركات: 19
نشاط [ BILAL R ]
قوة السمعة:0
قديم 28-08-2009, 04:47 PM المشاركة 4   
ha طلب مساعدة من الاخ سلطان


لقد قرات الكتير من الواضيع حول الزراعة بدون تربة واعجبتنى الفكرة واود تطبيفقها لكن لدي مشكل تتعلق بعدم وجود جهاز الكتروني يسمى PH METER
و دوره هو قياص درجة حموضة السائل المغدي واتمنى عليك ان تساعدنا قي صناعة واحد ولقد بجمع بعد الو اضيع حول الجهاز والتي لم اجدها الا بالاجليزية
History
The history of measuring the acidity of liquids electrically began in 1906 when Max Cremer in his studies of liquid interfaces [1] (interactions between liquids and solids) discovered that the interface between liquids could be studied by blowing a thin bubble of glass and placing one liquid inside it and another outside. It created an electric potential that could be measured.
This idea was taken further by Fritz Haber (who invented the synthesis of ammonia and artificial fertiliser) and Zygmunt Klemsiewicz [2] who discovered that the glass bulb (which he named glass electrode) could be used to measure hydrogen ion activity and that this followed a logarithmic function.

The Danish biochemist Soren Sorensen then invented the pH scale in 1909.

Because the resistance in the wall of the glass is very high, typically between 10 and 100 Mega-Ohm, the glass electrode voltage could not be measured accurately until electron tubes were invented. Later still, the invention of field-effect transistors (FETs) and integrated circuits (ICs) with temperature compensation, made it possible to measure the glass electrode voltage accurately. The voltage produced by one pH unit (say from pH=7.00 to 8.00) is typically about 60 mV (milli Volt). Present pH meters contain microprocessors that make the necessary corrections for temperature and calibration. Even so, modern pH meters still suffer from drift (slow changes), which makes it necessary to calibrate them frequently.

Improvements have also been made in the chemistry of the glass such that pollution by salt and halogen ions could be halted. The reference electrode, which traditionally used silver chloride (AgCl) has been superseded by the kalomel (mercurous chloride, HgCl2) electrode which uses mercuric chloride (HgCl) in a potassium chloride (KCl) solution as a gel (like gelatine). But electrodes do not have eternal life and need to be replaced when they drift unacceptably or take unusually long to settle.

[1] Cremer M (1906): Z. Biol, 47, 562
[2] Haber F and Z Klemensiewicz (1909): Z. Physik. Chem., 67, 385
How a pH meter works
When one metal is brought in contact with another, a voltage difference occurs due to their differences in electron mobility. When a metal is brought in contact with a solution of salts or acids, a similar electric potential is caused, which has led to the invention of batteries. Similarly, an electric potential develops when one liquid is brought in contact with another one, but a membrane is needed to keep such liquids apart.
A pH meter measures essentially the electro-chemical potential between a known liquid inside the glass electrode (membrane) and an unknown liquid outside. Because the thin glass bulb allows mainly the agile and small hydrogen ions to interact with the glass, the glass electrode measures the electro-chemical potential of hydrogen ions or the potential of hydrogen. To complete the electrical circuit, also a reference electrode is needed. Note that the instrument does not measure a current but only an electrical voltage, yet a small leakage of ions from the reference electrode is needed, forming a conducting bridge to the glass electrode. A pH meter must thus not be used in moving liquids of low conductivity (thus measuring inside small containers is preferable).

schematic pH electrodesThe pH meter measures the electrical potential (follow the drawing clock-wise from the meter) between the mercuric chloride of the reference electrode and its potassium chloride liquid, the unknown liquid, the solution inside the glass electrode, and the potential between that solution and the silver electrode. But only the potential between the unknown liquid and the solution inside the glass electrode change from sample to sample. So all other potentials can be calibrated out of the equation.
The calomel reference electrode consists of a glass tube with a potassium chloride (KCl) electrolyte which is in intimate contact with a mercuric chloride element at the end of a KCL element. It is a fragile construction, joined by a liquid junction tip made of porous ceramic or similar material. This kind of electrode is not easily 'poisoned' by heavy metals and sodium.
The glass electrode consists of a sturdy glass tube with a thin glass bulb welded to it. Inside is a known solution of potassium chloride (KCl) buffered at a pH of 7.0. A silver electrode with a silver chloride tip makes contact with the inside solution. To minimise electronic interference, the probe is shielded by a foil shield, often found inside the glass electrode.
Most modern pH meters also have a thermistor temperature probe which allows for automatic temperature correction, since pH varies somewhat with temperature.

Water is THE most important and miraculous substance on Earth. Its molecules H-O-H form a boomerang shape with the O- end slightly negative and the H2+ end slightly positively charged. These charged boomerangs are attracted to one another, forming islands of cohesion, such that water forms a liquid at temperatures where life thrives, whereas it should really have been a very volatile gas like hydrogen sulphide (H2S) which has almost twice its molecular weight. At the surface of Earth, water occurs in solid form (ice), liquid (water) and gaseous form (steam or water vapour). In cold areas all three phases co-exist.
Water is also unique in that it is both an acid (with H+ ions) and a lye (with OH- ions). It is thus both acidic and basic (alkaline) at the same time, causing it to be strictly neutral as the number of H+ ions equals that of the OH- ions. Because of its strong cohesion, only few water molecules dissociate (split) in their constituent ions: hydrogen ions (H+) and hydroxyl ions (OH-). Chemists would insist that H+ ions are really H3O+ ions or hydronium ions.

Knowing that one molar of water weighs 18 gram (1+1+16), which equals 18ml, and that this quantity contains a very large number of molecules [1], only 0.1 millionth (10-7) mol are dissociated in one litre of water (pH=7). [2]

The potential difference between the inside of the glass electrode and the outside is caused by the oxides of silicon in side the glass:
Si.O- + H3.O+ = Si.O.H+ + H2.O

Once the ionic equilibrium is established, the potential difference between the glass wall and the solution is given by the equation:
E = R x T / ( F x ln( a ))
Where E= electron potential (Volt), R= molar gas constant 8.314 J/mol/ºK, F= Faraday constant 96485.3 ºC, T= temperature in ºKelvin and a= the activity of the hydrogen ions (hydronium ions).
ln( a )= the natural logarithm which converts to the decimal logarithm = 2.303 x log( a )
The combination R x T / ( 2.303 x F ) is approximately 0.060 V (60 mV) per tenfold increase in hydrogen ions or one pH unit.
The pH range of 0 to 14 accounts for hydronium activities from 10 to 1E-14 mol/litre. One mol of water weighs 18 gram. A pH=7 corresponds to hydronium activity of 1E-7 mol/litre (1E-7). Because log( 10-7 ) = -7, the pH scale leaves the minus sign out.

Even though modern pH glass electrodes have seen major improvements, they still don't like some substances low in H+ ions, like alkali hydroxides (NaOH and KOH), pure distilled water, etching substances like fluoride, adsorbing substances like heavy metals and proteins.

Most modern pH meters have inbuilt temperature sensors to correct temperature deviation automatically to give values as if these were taken at a standard temperature of 25ºC. The readout is not influenced by temperature at pH=7.00 but outside this by 0.003 per ºC. Thus a pH taken at 5ºC (20º away from 25ºC), showing 4.00 must be corrected downward by 0.003 x 20 x 3.00 = 0.18. Likewise a pH value of 10.00 must be corrected upward by this amount.

Caring for a pH meter depends on the types of electrode in use. Study the manufacturer's recommendations. When used frequently, it is better to keep the electrode moist, since moisturising a dry electrode takes a long time, accompanied by signal drift. However, modern pH meters do not mind their electrodes drying out provided they have been rinsed thoroughly in tap water or potassium chloride. When on expedition, measuring sea water, the pH meter can be left moist with sea water. However for prolonged periods, it is recommended to moist it with a solution of potassium chloride at pH=4 or in the pH=4.01 acidic calibration buffer. pH meters do not like to be left in distilled water.
Note that a pH probe kept moist in an acidic solution, can influence results when not rinsed before inserting it into the test vial. Remember that a liquid of pH=4 has 10,0000 more hydrogen ions than a liquid of pH=8. Thus a single drop of pH=4 in a vial measuring 400 drops of pH=8 really upsets measurements! Remember also that the calibration solutions consist of chemical buffers that 'try' to keep pH levels constant, so contamination of your test vial with a buffer is really serious.

[1] Avogadro's constant is 602,213,670,000,000,000,000,000 (602.214 billion trillion) or 6.02E23, named in honour of Amedeo Avogadro. One mole of a chemical substance contains this number of molecules. Amedeo Avogadro (1776-1856) was an Italian physicist. He proposed in 1811 his famous hypothesis, now known as Avogadro's law. The law stated that equal volumes of all gases at the same temperature and pressure contain the same number of molecules. Avogadro also distinguished between an atom and a molecule, and made it possible to determine a correct table of atomic weights.
[2] On the Seafriends web site we frequently use the exponential notation E, such that 2.34E-4 means 2.34 x 10-4.
The pH scale
The values for pH make more sense when compared with that of known substances. Note that the pH scale is logarithmic and that each next value contains ten times less hydrogen ions. A pH=0 contains the most, and is highly acidic.
0 5% Sulphuric acid, H2SO4, battery acid.
1 0.1 N HCl, hydrochloric acid (1.1)
2 Lemon juice. Vinegar (2.4-3.4)
3 wine (3.5-3.7)
4 Orange juice. Apple juice (3.8). Beer. Tomatoes.
5 Cottage cheese. Black coffee. Rain water 5.6.
6 Milk. Fish (6.7-7). chicken (6.4-6.6).
7 Neutral: equal numbers of hydrogen and hydroxyl ions. Blood (7.1-7.4). Distilled water without CO2, after boiling.
8 Sea water (8.1). Egg white.
9 Borax. baking soda.
10 Milk of magnesia
11 Household ammonia
12 Photographic developer
13 Oven cleaner
14 Sodium lye NaOH, 1 mol/litre.


BILAL R
:: مهندس ::
تاريخ التسجيل: Jun 2009
المشاركات: 19
نشاط [ BILAL R ]
قوة السمعة:0
قديم 28-08-2009, 04:52 PM المشاركة 5   
x4


2. Automatic Analyzers for Water Pollution Monitoring Station
2.1 pH Meter
1. pH Meter

In practice, a pH value is defined by the equation below:

pH=-log10 [H+]

This equation means that the pH value is a common logarithm expressing the reciprocal of the hydrogen ion concentration. The pH value of a neutral solution is obtained as 7 from the following calculation:

[H+]=10-7

When the hydrogen ion concentration decreases (e.g., [H+]=10-10), the pH value is 10 showing that the solution is alkaline. When it increases (e.g., [H+]=10-3), the pH value is 3 showing that the solution is acid.

A large number of animals and plants inhabit lakes, rivers, and oceans. The pH values of those water areas differ depending on the kinds of animals and plants that can live there. In general, the pH values which allows animals and plants to live are in the neutral range. Animals and plants can no longer live if the pH values of their habitat become acidic or alkaline. The cause of such pH changes are mainly wastewater from factories and households.

The measuring methods for pH values include using an indicator reagent, the metal electrode methods (hydrogen electrode method, quinhydrone electrode method, and antimony electrode method), and the glass electrode method. The glass electrode method is considered to be the standard measuring method. In practice, however, pH values are obtained from hydrogen ion activity (thermodynamic activity) rather than hydrogen ion concentrations.

2. Measuring Method Using pH Electrodes

When two solutions with different pH values exist inside and outside a glass membrane, electromotive force occurs in that membrane (electrode membrane) in proportion to the difference between the two pH values. Since the solution typically used inside the glass membrane has a pH value of 7, the pH value of the solution outside the membrane can be obtained by measuring the electromotive force generated in the membrane.

The pH meter consists of a glass electrode and a reference electrode. It allows the pH value of the sample to be obtained by measuring the potential difference between the two electrodes with a potential difference meter.

To calibrate the pH meter, a standard solution with a known pH value is used. As standard solutions, phthalic acid (pH4.01), neutral phosphate (pH6.86), and borate (pH9.18) are mainly used.


Fig.4.2.1 Principle of glass electrode method


Fig.4.2.2 Configuration of pH meter


BILAL R
:: مهندس ::
تاريخ التسجيل: Jun 2009
المشاركات: 19
نشاط [ BILAL R ]
قوة السمعة:0
قديم 28-08-2009, 04:58 PM المشاركة 6   
افتراضي


هدا رابط لاحدي دوائر PH METER
http://www.freeinfosociety.com/elect...ew.php?id=2050


الصورة الرمزية s.sultan
s.sultan
:: عضو ماسى ::
تاريخ التسجيل: Sep 2004
الدولة: حبيس الغربتين
المشاركات: 10,922
نشاط [ s.sultan ]
قوة السمعة:396
قديم 29-08-2009, 08:57 AM المشاركة 7   
افتراضي ان شاء الله


بسم الله الرحمن الرحيم

الاخ الفاضل بلال المحترم

انا في طور تجميع المعلومات عن الموضوع ..وفي حالة الانتهاء سنقوم مع بعض
بتصميم وتصنيع المسيطر ان شاء الله...بس احتاج القليل من الوقت لانني متلزم بامور اخرى ايضا...
ومن الله التوفيق

اخوك ايو احمد


BILAL R
:: مهندس ::
تاريخ التسجيل: Jun 2009
المشاركات: 19
نشاط [ BILAL R ]
قوة السمعة:0
قديم 29-08-2009, 09:28 PM المشاركة 8   
افتراضي


بسم الله الرحمن الرحيم

الاخ الفاضل بلال المحترم

انا في طور تجميع المعلومات عن الموضوع ..وفي حالة الانتهاء سنقوم مع بعض
بتصميم وتصنيع المسيطر ان شاء الله...بس احتاج القليل من الوقت لانني متلزم بامور اخرى ايضا...
ومن الله التوفيق

اخوك ايو احمد
بارك الله فيك وفي انتدار دالك ساحاول جمع اكبر عدد من المعلومات دمت لنا بصحة وعافية يا اندر الرجال

إضافة رد

العلامات المرجعية

«     الموضوع السابق       الموضوع التالي    »
أدوات الموضوع

الانتقال السريع إلى


الساعة معتمدة بتوقيت جرينتش +3 الساعة الآن: 11:50 PM
موقع القرية الالكترونية غير مسؤول عن أي اتفاق تجاري أو تعاوني بين الأعضاء
فعلى كل شخص تحمل مسئولية نفسه إتجاه مايقوم به من بيع وشراء وإتفاق وأعطاء معلومات موقعه
التعليقات المنشورة لا تعبر عن رأي موقع القرية الالكترونية ولايتحمل الموقع أي مسؤولية قانونية حيال ذلك (ويتحمل كاتبها مسؤولية النشر)

Powered by vBulletin® Version 3.8.6, Copyright ©2000 - 2024