수소이온농도( pH ) 이란?

소이온농도( pH )

1. 측정원리

pH는 수소이온농도를 그 역수의 상용대수로서 나타내는 값이다.

pH는 보통 유리전극과 비교전극으로 된 pH 미터를 사용하여 측정하는데 양전극간에 생성되는 기전력의 차를 이용하여 다음과 같은 식으로 정의된다.

    pHx = pHs ± F(Ex-Es)/2.303RT 

      pHx : 시료의 pH 측정값

      pHs : 표준용액의 pH( -log10 [H+] )

      Ex : 시료에서의 유리전극과 비교전극간의 전위차( mV )

      Es : 표준액에서의 유리전극과 비교전극간의 전위차( mV )

      F : 패러데이( Faraday ) 정수( 9.649×104 coulomb/mole )

      R : 기체정수( 8.314 joule/oK, mole )

      T : 절대온도( oK )

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2. pH 표준액

pH 표준액의 조제에 사용되는 물은 정제수를 증류하여 그 유출액을 15 분이상 끓여서 이산화탄소를 날려보내고 산화칼슘( 생석회 ) 흡수관을 달아 식힌 다음 사용

한다.  조제한 pH 표준액은 경질유리병 또는 폴리에틸렌병에 보관하며, 보통 산성표준액은 3 개월, 염기성 표준액은 산화칼슘( 생석회 ) 흡수관을 부착하여 1 개월 이내에

사용한다.

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2.1 pH 표준액의 조제

가. 수산염 표준액( 0.05M )

테트라수산칼륨( pH 측정용 )을 가루로하여 건조용기( 실리카겔 )에서 건조한 다음 12.71 g을 정확하게 달아 물을 넣어 정확히 1ℓ로 한다.

나. 프탈산염 표준액( 0.05M )

프탈산수소칼륨( pH 측정용) 을 가루로하여 110 ℃에서 항량이 될 때까지 건조한 다음 10.21 g을 정확하게 달아 물을 넣어 녹여 정확히 1ℓ로 한다.

다. 인산염 표준액( 0.025M )

인산이수소칼륨( pH 측정용 ) 및 무수인산일수소나트륨( pH 측정용 )을 가루로하여 110 ℃에서 항량이 될 때까지 건조한 다음 인산이수소칼륨 3.40 g 및 무수인산

일수소나트륨 3.55 g을 정확하게 달아 물에 놓여 정확히 1ℓ로 한다.

라. 붕산염 표준액( 0.01M )

붕산나트륨( pH 측정용 )을 건조용기( 물로 적신 브롬화나트륨 ) 중에 넣어 항량으로 한 다음 3.81 g을 정확하게 달아 물을 넣어 녹여 정확히 1ℓ로 한다.

마. 탄산염 표준액( 0.025M )

테시케이터( 실리카겔 )에서 항량이 될 때까지 건조한 탄산수소나트륨( pH 측정용 ) 2.10 g과 500～650 ℃에서 항량이 될 때까지 건조한 무수탄산나트륨( pH 측정용 ) 2.65

g을 정확하게 달아 물을 넣어 녹여 정확히 1ℓ로 한다.

바. 수산화칼슘 표준액( 0.02M, 25 ℃ 포화용액 )

수산화칼슘( pH 측정용 )을 가루로하여 5 g을 플라스크에 넣고 물 1ℓ를 넣어 잘 흔들어 섞어 23～27 ℃에서 충분히 포화시켜 그 온도에서 상층액을 여과하여 투명

한 여액을 쓴다.

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​2.2 pH 표준액의 온도보정

pH 표준액에 대한 각 온도에서의 pH 값을 다음 표 1에 표시하였다. 이 표에 없는 온도의 pH 값은 표의 값에서 내삽법으로 구한다.

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표 1. 온도별 표준액의 pH값

3. pH 미터의 구조

pH 미터는 보통 유리전극 및 비교전극으로 된 검출부와 검출된 pH를 지시하는 지시부로 되어 있다.

​지시부에는 비대칭 전위조절( 영점조절 )용 꼭지 및 온도보상용 꼭지가 있다. 온도보상용 꼭지가 없는 것은 온도보상용 감온부가 있다.

pH 미터는 다음 조작법에 따라 임의의 한 종류가 pH 표준액에 대하여 검출부를 물로 잘 씻은 다음 5 회 되풀이하여 pH를 측정했을 때 그 재현성이 ±0.05 이내의

것을 쓴다.

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4. 시험방법

유리전극은 미리 물에 수시간 이상 담그어 둔다.

pH 미터는 전원을 넣어 5 분이상 경과후에 쓴다. 검출부 물로 잘 씻고 부착한 물에 거름종이 등으로 가볍게 닦아낸다.

​온도보상용 꼭지가 있는 것은 pH 표준액의 온도와 같게 맞추고 검출부를 시료의 pH 값에 가까운 표준액에 담그어 2 분 이상된 후 pH 미터의 지시가 온도에 있어

서는 pH는 표준액의 pH 값이 되도록 영점조절용 꼭지를 조절한다. 두점에서 조절을 한 경우에는 보통 인산염 pH 표준액과 시료용액의 pH 값에 가까운 pH 표준액을

써서 앞의 조작에 따라 조작한다. 다음에 검출부를 물로 잘 씻고 부착한 물을 거름종이등으로 가볍게 닦아낸 다음 시료용액에 담그어 측정값을 읽는다.

주1) pH 미터의 구조 및 조작법에 상세한 것은 pH 미터에 따라 다르다. pH 11이상의 시료는 오차가 크므로 알칼리에서 오차가 적은 특수전극을 쓰고 필요한

          보정을 한다. 시료의 온도는 pH 표준액의 온도와 동일한 것이 좋다.

===> 출처 : 수질오염공정시험법