pH 불산의 영향은?
불산은 pH 전극을 녹이는 성질을 갖고 있다. 그러나 어느정도 불산에 내성을 갖도록 만들어진 pH 유리전극도 있다.
F-이온은 영향이 없고 HF만이 유리를 녹인다. 불산은 약산이다. 따라서 pH가 높은 경우에는 용액내에 상대적으로 F- 이온이 많아지고 pH 전극은 해를 받지
않는다. 그러나 용액의 pH 값이 작아지면 F- 이온은 H+ 이온과 결합하여 불산(HF)이 되어 전극을 손상시킨다.
| pH 기준전극의 오염이란? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 내부 기준전극이란? (0) | 2022.09.16 |
| pH 전극의 수명을 단축시키는 물질은? (0) | 2022.09.16 |
| pH 나트륨 오차는? (0) | 2022.09.16 |
| pH 센서에 미치는 온도의 영향은? (0) | 2022.09.16 |
pH 전극의 수명을 단축시키는 물질은?
고농도의 OH- 이온은 pH 전극의 수명을 단축시킨다.
pH 14 (4% 가성소다) 이상의 용액은 pH 전극을 수시간내에 사용불가능하게 만들 수 있다.
이러한 현상은 유리멤브레인을 쓰는 전극의 겨우 근본적인 해결 방법이 없으며, 가능한 이와같은 조건에서 사용을 피하고 전도도법을 대체하여 사용하는 것이 좋다
| pH 내부 기준전극이란? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 불산의 영향은? (0) | 2022.09.16 |
| pH 나트륨 오차는? (0) | 2022.09.16 |
| pH 센서에 미치는 온도의 영향은? (0) | 2022.09.16 |
| Process effects on the Glass pH electrode ? (0) | 2022.09.16 |
pH 나트륨 오차는?
좀더 정확하게는 알칼리이온오차라하며 pH가 높아지면서 나트륨이온에 비해서 H+이온의 농도가 매우 작아져 생기는 오차이다.
즉, 나트륨이온이 많아지면서 전극이 나트륨이온에 감응을 하게되어 실제 pH 값보다 낮은 결과가 나타난다.
높은 pH를 정확히 측정하기 위해서는 pH 전극의 상위한계를 확인해야 하고 특별히 제작된 전극을 사용해야 한다.
나트륨, 리튬이온에 의한 오차에 비해 서 칼륨이온에 의한 영향은 무시할만하다.
| pH 불산의 영향은? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 전극의 수명을 단축시키는 물질은? (0) | 2022.09.16 |
| pH 센서에 미치는 온도의 영향은? (0) | 2022.09.16 |
| Process effects on the Glass pH electrode ? (0) | 2022.09.16 |
| 혼합용매에서의 pH측정은? (0) | 2022.09.16 |
pH 센서에 미치는 온도의 영향은?
pH 전극의 millivolt 출력 변화뿐만 아니라 온도의 상승도 전극의 수명단축을 가속화한다.
극도로 높거나 낮은 온도에서 내부용액이 얼게되거나 끓게 되면 센서부위에 금이 가거나 깨질수도 있다.
온도가 높아지면 pH 전극의 내부와 외부에서 각기다른 영향을 받아 비대칭전위가 생기고 이로인해 등전위점이 이동하게되어 온도보상에 문제가 생긴다.
| pH 전극의 수명을 단축시키는 물질은? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 나트륨 오차는? (0) | 2022.09.16 |
| Process effects on the Glass pH electrode ? (0) | 2022.09.16 |
| 혼합용매에서의 pH측정은? (0) | 2022.09.16 |
| 온도에 따른 용액의 pH 변화는? (0) | 2022.09.16 |
Process effects on the Glass pH electrode ?
pH 전극(유리재질)은 불활성의 유리관에 반구형, 둥근모양, 평평한 모양등으로 pH에 선택성이 있는 유리를 불어넣어 만든다.
내부에는 용액을 채우면 샘플과 닿는 바깥쪽 유리표면에서 전위차가 발생한다.
이론적으로 pH 전극의 감응기울기는 -59.16mV/pH이지만 실제로는 -57 ~ -58mV/pH 정도이고 시간이 지나면서 감응기울기는 작아진다.
| pH 나트륨 오차는? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 센서에 미치는 온도의 영향은? (0) | 2022.09.16 |
| 혼합용매에서의 pH측정은? (0) | 2022.09.16 |
| 온도에 따른 용액의 pH 변화는? (0) | 2022.09.16 |
| 수용액에서의 강산과 강알카리 용액의 pH 측정은? (0) | 2022.09.16 |
혼합용매에서의 pH측정은?
전통적인 pH측정기와 전극은 수용액의 pH를 측정하도록 설계되었다. 상당량의 비수용액 용매가 존재하면 pH전극과 기준전극에 영향을 줄 뿐만 아니라 H+
이온자체의 활동도에 영향을 미치기 때문에 pH 값이 예상범위에서 벗어나게 될 것이다.
예로 다음과 같은 혼합용매의 경우를 살펴보자
1)물과 섞이는 용매의 경우 pH 값의 변화를 가져오는데 이때 용매의 농도가 15%이상이 되면 pH 전극이 마르게 되기 때문에 주기적으로 센서를 물로 적셔 주어야 한다.
2)물과 섞이지 않는 용매의 경우 대부분의 H+ 이온이 물쪽으로 이동한다. 따라서 물과 용매의 층이 분리되면 물층에서 pH를 측정한다.
3)완전한 비수용액에서 측정할 경우에는 주기적으로 pH 전극을 물로 적셔주어야 하고, 특별히 제작된 기준전극 및 전해액을 사용하여야 한다.
위의 모든 경우에 대하여 혼합용매에서 pH를 측정하고자 할때는 실험실에서 연구가 되어야하고 샘플에서 장기간 실험이 되어야한다.
| pH 센서에 미치는 온도의 영향은? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| Process effects on the Glass pH electrode ? (0) | 2022.09.16 |
| 온도에 따른 용액의 pH 변화는? (0) | 2022.09.16 |
| 수용액에서의 강산과 강알카리 용액의 pH 측정은? (0) | 2022.09.16 |
| pH 측정기 온도 측정이 필요한 이유는? (0) | 2022.09.16 |
온도에 따른 용액의 pH 변화는?
약산과 염기 그리고 물자체의 해리(dissociation)가 온도에 영향을 받기 때문에 용액의 pH값은 온도에 따라 변할 수 있다.
실제로 pH 7 이상의 모든 용액은 어느정도 온도 의존성을 보인다. 용액의 조성과 온도에 따라 각각 다르게 영향을 받는다.
이 때문에 종종 실험실과 온라인 측정에서 서로다른 결과가 나타나기도 한다.
일반적으로 pH 측정장비는 온도변화에 따른 전극의 millivolt값 변화와 용액의 pH 변화를 동시에 고려하여 온도보상을 한다.
| Process effects on the Glass pH electrode ? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| 혼합용매에서의 pH측정은? (0) | 2022.09.16 |
| 수용액에서의 강산과 강알카리 용액의 pH 측정은? (0) | 2022.09.16 |
| pH 측정기 온도 측정이 필요한 이유는? (0) | 2022.09.16 |
| pH 측정은 어떻게 하나요? (0) | 2022.09.16 |
수용액에서의 강산과 강알카리 용액의 pH 측정은?
실제적인 pH 측정범위가 0 ~ 14로 되어있지만 측정범위 양쪽 끝 부분에서는 종종 전도도도를 측정하는 것이 유리할 때가 있다.
pH 1.0이하에서 유리재질의 pH전극은 산성오차 (acid error)를 일으킬 수 있고, 센서의 수명에도 영향을 줄 수 있다.
이러한 pH 범위를 갖는 용액은 다른 전해질 용액과 비교하면 매우 큰 전도도값을 갖게 될것이고, %농도에 근접한 농도를 갖게 될 것이다.
이런 경우 pH측정 보다 toroidal conductivity법을 이용하여 측정을 하면 보다 정확한 산의 농도(무게비)를 구할 수 있다.
염기도가 매우 높은 용액에서는 유리 pH 전극이 빠르게 망가지기 때문에 pH 13.0이상에서는 전도도법으로 측정하는 것을 생각해 보아야한다.
| 혼합용매에서의 pH측정은? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| 온도에 따른 용액의 pH 변화는? (0) | 2022.09.16 |
| pH 측정기 온도 측정이 필요한 이유는? (0) | 2022.09.16 |
| pH 측정은 어떻게 하나요? (0) | 2022.09.16 |
| pH는 무엇인가요? (0) | 2022.09.16 |
pH 측정기 온도 측정이 필요한 이유는?
pH 전극과 기준전극 사이에서 발생하는 millivolt 신호는 온도에 영향을 받는다.
그러나 온도변화에 무관하게 일정한 전위값을 나타내는 등전위점 (isopotential point)을 갖는다.
등전위점은 종종 pH 7.0에서 0mV로 설계된다.
등전위점을 이용하면 어떤 온도에서 측정을 해도 기준온도(25℃)에서의 값으로 보상을 할 수 있다.
| 온도에 따른 용액의 pH 변화는? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| 수용액에서의 강산과 강알카리 용액의 pH 측정은? (0) | 2022.09.16 |
| pH 측정은 어떻게 하나요? (0) | 2022.09.16 |
| pH는 무엇인가요? (0) | 2022.09.16 |
| pH 표준용액의 제조 및 pH 표준액의 온도보정? (0) | 2022.09.16 |
pH 측정은 어떻게 하나요?
pH의 측정은 pH 선택성 전극(보통은 유리전극), 기준전극, 온도센서 이 세가지를 이용하여 이루어진다.
pH 전극은 특별하게 만들어진 유리를 사용하는데 이 유리는 용액의 pH값에 비례해서 전위차를 발생한다.
기준전극은 pH 측정시 용액내의 회로구성을 이루게 하며, 온도에 상관없이 일정한 전위를 유지하도록 고안된다.
pH전극과 기준전극 사이의 전위차는 pH값에 비례하는 신호를 낸다.
대부분의 pH 센서는 pH 7.0에서 0mV가 되도록, 이론상으로는 -59.16mV/pH (25℃)의 감응기울기를 갖도록 만들어진다.
| 수용액에서의 강산과 강알카리 용액의 pH 측정은? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 측정기 온도 측정이 필요한 이유는? (0) | 2022.09.16 |
| pH는 무엇인가요? (0) | 2022.09.16 |
| pH 표준용액의 제조 및 pH 표준액의 온도보정? (0) | 2022.09.16 |
| pH 표준용액의 온도별 pH 값? (0) | 2022.09.16 |
pH는 무엇인가?
pH는 수용액의 산도 혹은 염기도를 측정하는 것을 말한다.
수용액의 산도와 염기도는 존재하는 H+ 이온과 OH-이온의 상대적인 수에 의해서 결정된다.
산성용액은 상대적인 H+ 이온의 개수가 많고 염기성 용액은 OH- 이온의 수가 많다. 산은 해리되서 H+이온을 생성하거나 물과 반응해서 H+ 이온을 만들어낸다.
반면 염기는 해리되어 OH- 이온을 생성하거나 물과 반응해서 OH-이온을 만들어낸다.
수용액에서 H+ 이온과 OH- 이온의 개수는 해리상수 (dissociation constant ; Kw)와 동일하다.
25℃에서 Kw의 값은 10-14이다.
pH는 다음과 같이 정의한다.
pH=-log10aHH+
이온의 활동도는 몰농도에 활동도계수를 곱해서 얻는다.
H+ 이온의 활동도계수는 용액내에서 H+ 이온과 다른 화학종들과의 상호작용을 나타내는 값이다.
25℃에서 중성용액은 pH 7.0이고 pH가 7보다 작으면 산성, pH가 7보다 크면 염기성이다.
보통의 pH 구간은 pH 0 ~ pH 14이지만 유기용매를 포함하는 용액은 이 범위를 벗어날 수 있다.
| pH 측정기 온도 측정이 필요한 이유는? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 측정은 어떻게 하나요? (0) | 2022.09.16 |
| pH 표준용액의 제조 및 pH 표준액의 온도보정? (0) | 2022.09.16 |
| pH 표준용액의 온도별 pH 값? (0) | 2022.09.16 |
| pH 측정시 발생하는 산,알카리 오차 (0) | 2022.09.16 |
pH 표준용액의 제조
1. pH 표준용액 (Buffer Solution)
pH 표준액의 조제에 사용되는 물은 정제수를 증류하여 그 유출액을 15 분이상 끓여서 이산화탄소를 날려보내고 산화칼슘( 생석회 ) 흡수관을 달아 식힌 다음 사용한다. 조제한 pH 표준액은 경질유리병 또는 폴리에틸렌병에 보관하며, 보통 산성표준액은 3 개월, 염기성 표준액은 산화칼슘( 생석회 ) 흡수관을 부착하여 1 개월 이내에 사용한다.
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 무수인산일수소나트륨 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 무수
탄산나트륨( 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 투명한 여액을 쓴다.
2. pH 표준액의 온도보정
pH 표준액에 대한 각 온도에서의 pH 값은 아래 표와 같다. 이 표에 없는 온도의 pH 값은 표의 값에서 내삽법으로 구한다.
표 1. 온도별 표준액의 pH값
| 온 도 |
수 산 염 표 준 액 |
프탈산염 표 준 액 |
인 산 염 표 준 액 |
붕 산 염 표 준 액 |
탄 산 염 표 준 액 |
수산화칼슘 표 준 액 |
| 0 ℃ |
1.67 |
4.01 |
6.98 |
9.46 |
10.32 |
13.43 |
| 5 ℃ |
1.67 |
4.01 |
6.95 |
9.39 |
10.25 |
13.21 |
| 10 ℃ |
1.67 |
4.00 |
6.92 |
9.33 |
10.18 |
13.00 |
| 15 ℃ |
1.67 |
4.00 |
6.90 |
9.27 |
10.12 |
12.81 |
| 20 ℃ |
1.68 |
4.00 |
6.88 |
9.22 |
10.07 |
12.63 |
| 25 ℃ |
1.68 |
4.01 |
6.86 |
9.18 |
10.02 |
12.45 |
| 30 ℃ |
1.69 |
4.01 |
6.85 |
9.14 |
9.97 |
12.30 |
| 35 ℃ |
1.69 |
4.02 |
6.84 |
9.10 |
9.93 |
12.14 |
| 40 ℃ |
1.70 |
4.03 |
6.84 |
9.07 |
- |
11.99 |
| 50 ℃ |
1.71 |
4.06 |
6.83 |
9.01 |
- |
| pH 측정은 어떻게 하나요? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH는 무엇인가요? (0) | 2022.09.16 |
| pH 표준용액의 온도별 pH 값? (0) | 2022.09.16 |
| pH 측정시 발생하는 산,알카리 오차 (0) | 2022.09.16 |
| pH 전극의 보정(Calibration) ? (0) | 2022.09.16 |
pH 표준용액의 온도별 pH 값?
| pH 표준액의 온도별 pH 값 |
||||||||||||||||
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
95 |
||
pH 4 |
4.00 |
4.00 |
4.00 |
4.00 |
4.00 |
4.01 |
4.02 |
4.02 |
4.04 |
4.06 |
4.09 |
4.13 |
4.16 |
4.20 |
4.23 |
|
pH 7 |
6.98 |
6.95 |
6.92 |
6.90 |
6.88 |
6.86 |
6.85 |
6.84 |
6.84 |
6.84 |
6.84 |
6.84 |
6.86 |
6.88 |
6.89 |
|
pH 10 |
10.32 |
10.24 |
10.18 |
10.18 |
10.06 |
10.01 |
9.97 |
9.92 |
9.89 |
9.83 |
||||||
| pH는 무엇인가요? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 표준용액의 제조 및 pH 표준액의 온도보정? (0) | 2022.09.16 |
| pH 측정시 발생하는 산,알카리 오차 (0) | 2022.09.16 |
| pH 전극의 보정(Calibration) ? (0) | 2022.09.16 |
| 각국의 수질환경기준 ? (0) | 2022.09.16 |
pH 측정시 발생하는 산,알카리 오차
1. 알카리 오차
일반적으로 알카리 오차라고 부르는 것은 사실은 나트륨 혹은 리튬이온에 의해 발생하는 오차이다.
실제로 이 두가지 이온이 큰 오차를 일으키는 간섭요인이다.
이 오차는 글래스의 조성, 이온의 종류나 농도에 영향을 받으며 일반적으로 온도가 높을 수록, pH값이 클수록 큰 오차가 생기게 된다.
pH 전극의 유리 격막은 특별히 나트륨 오차가 적은 유리로 만들어지기 때문에 pH12 이하에서는 나트륨 오차를 무시할 수 있다.
그러나 높은 pH측정범위(pH>13이상)에서는 전극의 겔층에 있는 H+이온의 일부 또는 전부를 알카리 이온이 대치하게 되므로 pH값이 실제보다
낮게 측정이 된다. 극단적인 조건에서는 H+이온의 활동도가 완전히 없어지고, 유리격막이 단지 나트륨(Na+)이온에만 반응을 하게 된다.
이런 경우 아래의 테이블을 이용하여 보상 값을 측정된 pH값에 더하여 계산한다.
2.산오차(Acid error)
강산용액에서는 산분자가 겔층에 흡수되어 겔층에서의 H+이온의 활동도를 감소시키게 된다.
이와 같은 현상은 여러 연구자료에 기술되어 있으며, 실제보다 높은 pH값이 측정되게 된다.
산오차는 알카리오차보다 크지 않으며 매우 낮은 pH값에서만 의미가 있다.
| pH 표준용액의 제조 및 pH 표준액의 온도보정? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 표준용액의 온도별 pH 값? (0) | 2022.09.16 |
| pH 전극의 보정(Calibration) ? (0) | 2022.09.16 |
| 각국의 수질환경기준 ? (0) | 2022.09.16 |
| 초순수의 pH측정 (pH Measurement in Ultrapure Water) (0) | 2022.09.15 |
pH 전극의 보정(Calibration)
pH 전극의 보정(Calibration)은 정확한 pH 값을 알고 있는 완충용액을 이용해서 전극의 상태를 기기에 입력하는 과정이다.
이런 보정과정을 통해 항상 전극상태에 대해 pH meter 를 최적화시킬 수 있다.
pH 전극은 매우 미세한 pH값의 변화까지 감지하므로 보정과정은 주기적으로 실행해야 하고 자주 할수록 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있다.
일반적으로 두개 이상의 완충용액을 사용하며, 첫번째는 Iso-potential point (보통 pH 7.00) 에서 수행하고, 두번째는 pH 4.00 (혹은 pH2.00) 나
pH 9.00 (혹은 pH10.00, 12.00)의 완충용액 에서 수행한다.
측정 하고자 하는 시료부근 의 완충용액을사용하는 것이 유리하다.
pH calibration 을 수행하면 2가지의 결과를 얻을수 있으며, 그 값을 통해 현재 전극의 정확한 상태를 판단할 수 있다.
1.slope
기준온도에서 완충용액에 따른 pH 의 직선성을 나타낸다.
25도 일때 59.16mv 를 기준으로 사용된 완충용액의 pH 차이에 대한 mv 의 차이를 계산한다.
보통 최적의 상태는 0.90~1.05 (90~105 %) 사이이다.
Diaphragm의 손상여부나 기타 여러가지 요인으로 인해 Slope값이 커질 수 있으며, 이런 경우 전극의 재생과정을 통해 일부 문제를 해결할수도 있지만 문제 해결이 안되는 경우에는 전극을 교체하여야 한다.
2.Asymmetric potential
Isopotential point (pH 7.00) 을 calibration 할 경우 pH 전극내부 buffer인 pH 7 과 같은 전위를 가지므로 언제나 전위차가 없어야 한다.
그러나 내부, 외부의온도차이와 유리막의 저항에 의해 어느 정도 차이를 가지게 되는데, 일반적으로 그 차이는 +/- 30mv 이하여야 한다.
그 차이가 너무 많이 나는 경우는 Meter에 따라 영점보정이 안되고 에러가 뜨는 경우도 있다.
보통 slope값이 나쁠 경우에는 Diaphragm(Junction) 의 손상여부를 확인하여야 하고, Asymmetric potential이 나쁠 경우에는membrane의손상여부를 확인해 보아야 한다.
| pH 표준용액의 온도별 pH 값? (0) | 2022.09.16 |
|---|---|
| pH 측정시 발생하는 산,알카리 오차 (0) | 2022.09.16 |
| 각국의 수질환경기준 ? (0) | 2022.09.16 |
| 초순수의 pH측정 (pH Measurement in Ultrapure Water) (0) | 2022.09.15 |
| Tris, Sulfide, Protein 함유시료에서의 pH 측정시 문제점 및 적용방법 ? (0) | 2022.09.15 |