분석화학실험 자료 ph meter의 측정원리 레포트

분석화학실험 자료 ph meter의 측정원리

[분석화학실험] ph meter의 측정원리

ph meter의 측정원리

1. 사용 목적
? pH 센서가 용액내의 H+ 이온의 농도에 감응한다는 사실을 바탕으로 용액이 산도 및 알칼리도를 측정
? 용액의 온도에 의한 영향, 용액의 조성 그리고 용해되지 않은 물질들이 들러붙는 현상들을과 같이 고려해야할 인자들이 매우 많다는 것을 알 수 있다.
? 측정시마다 교정을 하면 결과값의 정밀도를 높이고 센서의 결함도 찾아낼 수 있다.

2. 관련 이론
? pH는 1909년 덴마크의 SØrensen에 의하여 수소이온 농도의 역수의 대수로서 최초로 정의 되었다. 이 정의에 의하면 0.1mol dm-3 HCl의 pH는 1이 되어야 하지만, 25℃의 0.1mol dm-3 HCl의 pH 를 정확하게 조정된 pH미터로 측정해보면 1.088이다. 따라서 SØrensen이 정의한 pH는 현재에는 pcH (〓 -log[H+])로 나타내고, pH는 다음과 같이 정의된다.
pH 〓 -logaH 〓 -log[H+] – logyH
여기서 aH는 수소이온의 활동도, [H+]는 수소이온의 농도, 그리고 yH는 수소이온의 활동도 계수
? pH를 측정하는 가장 기본적인 전극은 SØrensen이 pH를 정의할 때에 사용한 수소 전극이다. 그런데 이 전극을 사용하기 위해서는 수소기체가 있어야 하기 때문에 그 발생장치가 필요하고, 인화ㆍ폭발에 대한 안전대책도 필요하므로 일상적으로 측정하기에는 편리한 전극이 아니다. 또한 시료용액 중에 산 화성 혹은 환원성이 있는 물질이 있으면 수소전극의 표면에 여러가지 산화ㆍ환원반응이 일어나 전극전 위가 변해버린다. 이런 난점이 없고, 또한 수소이온에 응답하면서, 사용하기 쉬운 전극이 유리막의 전 극 즉 유리전극이다. 수소이온의 농도가 다른 용액사이에 유리막을 두면 막 양측의 용액 사이에 전위차가 생긴다. 이 현상은 1906년에 M. Cremer에 의해 보고되었고, 1920년대가 되어 많은 연구자들에 의해 상세히 연구되어 pH의 측정에 응용되게 되었다.
? 수소 전극을 사용하든 유리전극을 사용하든 pH을 측정했을 때의 측정량은 이 전극과 기준전극(reference electrode)사이의 전위차이다. 기준전극의 내부전극은 유리전극의 내부전극과 같은 Ag -AgCl 혹은 칼로멜 전극을 사용하며, 내부액은 포화 KCl용액이다. 종래의 pH미 터에서는 유리전극과 기준전극이 따로 되어 있어 전극의 세척이 힘들고, 취급 및 운반이 불편하며, 시 료용액도 많이 필요했다. 이런 점을 개선하기 위해 전극을 하나로 묶어 만든 전극이 복합전극 (combination electrode) 이다. pH미터에 나타나는 기전력, E(mV)는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
E 〓 E0 + 2.303 RT/FㆍlogaH + Ej 〓 E0` + 2.303 RT/Fㆍlog[H+] + Ej
여기서, R은 기체상수, T는 열역학적 온도, F는 Faraday 상수, E0와 E0`는 상수, Ej는 액체접속전위(liquid-junction potential)이다. 액체접속전위는 조성(종류 및 농도)이 다른 전해질 용액이 접촉하고 있는 계면에서 나타나는데, 그 값은 무시할 정도로 작다.
? 유리전극법
? pH값을 측정하기 위해서는 유리전극(Glass Electrode)과 비교전극(Reference Electrode)이 필요하며, 이 두 전극사이에서 발생하는 전위차(Potential)를 전압계로 측정함으로써 pH값을 얻을 수 있다. 여기서 사용되 는 유리격막의 두께는 0.2～0.5mm정도를 사용하며, 발생되는 전위차는 -413 ～ +413mV 정도로 대단히 큰 값을 가지나 전기저항(Impedence)이 10～200 ㏁정도로 대단히 높으므로 고입력저항전위차계(pH Meter)를 사용하여야 측정이 가능하다. 근래에 들어와서는 유리전극(Glass Electrode)과 비교전극(Reference Electrode)이 하나의 형태로 재작된 복합전극(G-R Combination Electrode)을 주로 사용하며, 전극내부에 온도보상용 감온부를 내장한 형태도 많이 보급되고 있는 추세이다

자료출처 : https://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?xid=a&kid=b&pk=11042251&sid=leesk55&key=

[문서정보]

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자료제목 : 분석화학실험 자료 ph meter의 측정원리
파일이름 : [분석화학실험] ph meter의 측정원리.hwp
키워드 : 분석화학실험,ph,meter의,측정원리,자료
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