استفاده از مخلوط شناساگرهای رنگی در تعیین گرادیان ph به وسیله ی پردازش و آنالیز تصویر صفحه نمایش دتکتور لکه ای

تعیین ph، بعنوان مقیاسی مناسب جهت اندازه گیری غلظت یون هیدروژن، همواره مورد توجه شیمیدانان و محققان علوم و صنایع مختلف قرار گرفته است. روش پتانسیومتری با یک الکترود شیشه بطور گسترده برای اندازه گیری های ph مورد استفاده قرار می گیرد اما این روش معایبی نیز دارد. روش دیگر برای تعیین ph، استفاده شناساگرهای رنگی اسید- باز است. به کمک این شناساگرها و استفاده از طیف جذبی محلول آنها می توان مقدار ph را بصورت کمّی نیز تعیین کرد، اما این روش نیز به جهت پیچیدگی های دستگاهی روش اسپکتروفوتومتری، جهت اندازه گیری ph توصیه نمی شود. هدف از این کار، ارائه ی روشی نوین جهت اندازه گیری ph بر مبنای استفاده از پردازش و آنالیز تصاویر رنگی دیجیتال ثبت شده از محلول های اسیدی و بازی تعدادی شناساگر رنگی است. در این پایان نامه از شناساگرهای متیل اورانژ، برموکرزول گرین، متیل رد، برموتیمول بلو، فنل رد، فنل فتالئین، و همچنین مخلوطی از آنها به منظور افزایش محدوده ی تغییر رنگ استفاده شد و نتایج مقادیر پارامترهای رنگی تصاویر گرفته شده در مدل rgb در phها و ارتفاع های مختلف از سطح محلول، با استفاده از نرم افزارهای فتوشاپ و matlab مطالعه شد. سپس با رسم نمودارهای مختلف، رفتار شناساگرها در مختصات رنگی مدل cie xyz 1931 و hsv تعیین شد. غلظت شناساگرها در این محلول ها در محدوده ی 4-10 تا 7-10 مولار انتخاب شد. در نهایت، اعتبار این روش با استفاده از نمونه های مجهول سنجیده شد و از این روش در تعیین گرادیان ph در آشکارساز لکه ای استفاده گردید. صحت نتایج حاصل از این روش می تواند بسته به تعداد نمونه های با ph معلوم (مشخص شده از طریق یک روش استاندارد مثلاً به کمک یک phمتر) و همچنین دوری یا نزدیکی مقدار ph اندازه گیری شده نسبت به ناحیه ی تغییر رنگ شناساگر (یا مخلوطی از شناساگرها) متفاوت باشد. هرچه تعداد نمونه های معلوم بیشتر باشد صحت نتایج بالاتر خواهد بود. هم چنین با بهینه کردن شرایط کار از جمله نسبت مخلوط کردن شناساگرها، نور زمینه، کیفیت دوربین دیجیتال عکسبرداری و ... می توان دقت نتایج را نیز بهبود بخشید. تکرارپذیری پارامترهای رنگی در ده مرتبه عکسبرداری از یک محلول رنگی برای هر یک از کانال های رنگی در مدل rgb، با انحراف استاندارد 0.527، 0.483 و 0.568 نشان داد که این روش می تواند در آزمایش های یکسان نتایج مشابهی داشته باشد. این روش اندازه گیری ph، نسبت به سایر روش ها کم هزینه و در دسترس است؛ شاید مهمترین مزیت این روش نسبت به روش متداول phمتری این است که می توان ph را در محیط هایی تعیین کرد که نمی توان از الکترود شیشه برای این امر استفاده کرد.