비수용성 용액에서의 pH 측정시 문제점 및 적용방법 ?

비수용성 용액에서의 pH 측정시 문제점 및 적용방법 ? 

문제점 

비수용액에서 pH를 측정할 때 나타나는 문제는 (1) 불안정한 pH 값, 2) 긴 감응시간, 3) 측정오차 등이다.

이런 증상은 (1) 시료 용액의 높은 전기저항, (2) 전극 멤브레인의 dehydration,(3) 오염, (4) junction potential이 원인이다. 

많은 유기용매의 낮은 전기전도도가 noise와 느린 감응의 원인이다. 

적용 방법 

1. 시료 용액의 높은 전기 저항 문제

이 문제를 해결하기 위하여

(1) 낮은 전기저항의 유리막 전극을 선택하고

(2) 또한 시료에 비활성의 염(ex. quaternaryammonium) 등을 첨가하여 시료용액의 전기전도도를 높이는 것으로 안정된 pH 값을 얻을 수 있다.

비록 염의 첨가로 인해 수소이온의 활동도에 영향을 주어 pH 값을 변화시킬 수도 있지만, 이 오차는Drift 영향과 비교하였을 때 매우 작다.

느린 감응과 drift는 pH 전극멤브레인의 dehydration 이 원인이 되기도 한다.

2.전극 멤브레인의 dehydration 문제

pH 멤브레인이 제대로 기능하기 위해서는 멤브레인 표면이 Hydration되어 있어 수소이온이 유리막을통하여 원활히 흡수되어야 한다.

그러나 비수용액은 멤브레인을 dehydration시켜전극이 늦게 감응하는 원인을 초래한다.

비수용액에서 pH를 측정할 때 측정 도중 전극을 물이나 Buffer에 자주 담그어 유리막을 rehydration 시킴으로써 더욱더 안정되고, 빠르게 측정할 수 있다. 비수용액에서의 pH 값은 수용액 Buffer 와 정확히 비교할 수 없다. 비수용액은 수용액과 비교하여 수소이온활동도에 영향을 주는 유전상수, 용매의 산도,

이온의 이동성 등이 다르기 때문에 측정된 pH는 단지 상대적인 pH값으로 사용할 수 있다.

보다 정확한 pH측정을 위하여 가능한 한 시료와 Buffer의 solvent background가 비슷하여야 한다.

3.junction potential 문제 

비수용액에서의 큰 liquid junction potential은 전극의 감응을 느리고, 불안정하게 하여 대략적인 pH밖에 측정할 수 없게 한다.

기준전극의 수용성 filling solution이 비수용성 시료용액과 접촉하였을 때, 계속적인 Drift의 원인이 되는 불균등한 이온의 분산이 발생한다.

이 영향을 최소화하기 위하여 Filling solution을 시료와 잘 조화될 수 있는 용액으로 선택하여야 한다. 이를 위해서는 기준전극이 double junction type이여야 하고, 내부기준물질과 전극 몸체 재질도 고려해야 한다.