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산과 염기 Acids & Bases |
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<colbgcolor=#fff> 자주색 8.2 < pH < 12 |
무색 12 < pH |
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녹색 6.0 < pH < 7.6 |
청람색 7.6 < pH |
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적색 pH < 3.1 |
주황색 3.1 < pH < 4.4 |
노란색 4.4 < pH |
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적색 pH < 4.5 |
흑자색 4.5 < pH < 8.3 |
청색 8.3 < pH |
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1. 개요
자연과학 실험에서 자주 사용하는 pH 측정기 중 하나. 지시약이나 리트머스 종이와는 다르게 전기로 구동하는 기계다. 위 그림과는 다르게 한 손에 들어올 정도로 작은 pH 미터기도 있지만 비싸고 예민하다. 배지를 직접 만들어 쓰는 연구실이나 식품공학계열에서 자주 쓰인다.[출처]2. 구성
pH 미터에 사용되는 전극은 기준전극(reference electrode), 지시전극(indicator electrode)으로 구성되며 이 두 전극을 용액 속에 담갔을 때 이들 전극 사이에 전위차로 인한 전류를 증폭시켜 측정한다. 전류의 세기는 용액의 pH와 정비례하도록 고안되어 있다. 기준전극으로 표준 수소 전극을 사용할 때 유리전극의 기전력은 네른스트(Nernst) 식에 따라 다음과 같다.- E = -0.059log[H]
그 외에 미터기 중앙에는 여러 가지 버튼이 있는데 미터기 제조사마다 각 버튼의 기능, 위치가 제각각이다. 기계치가 아닌 이상 보통 버튼 위에 적힌 글자나 그림으로 대강 기능을 알 수 있으나 모르겠다면 담당 교수나 조교의 지도를 받는 것이 좋다. 모든 pH 미터기에서 공통된 점은 pH 측정을 위한 전극이 존재한다는 점뿐이고 전극 모양, 위치, 버튼 기능 등은 완전 다를 수 있으니 주의해야 한다.[출처]
3. 사용법
제조 회사마다 다르겠지만 일반적인 사용 순서는 다음과 같다.- 1. 스위치를 켜서 10분 이상 가만히 놔둔다.
- 2. 전극을 증류수로 씻은 다음 흡수성이 강한 종이[3]로 가볍게 물기를 제거한다.
- 3. pH 보정(pH Calibration) 버튼[4]을 누른다.
- 4. pH가 7인 완충용액에 전극을 담그어 보정을 실시한다.
- 5. 증류수로 씻고 전극의 물기를 제거한다.
- 6. pH 4짜리 완충용액에 전극을 담그어 다시 보정을 실시하고 5번 과정을 반복한다.
- 7. pH 12짜리 완충용액으로 다시 보정을 실시하고 5번 과정을 반복한다.[5] 표준 용액이 준비되어 있다는 가정 하에 더 많은 검정점을 잡아줄 수 있는 기기도 있다.
- 8. 이제 pH 보정은 끝났으니 원하는 용액에 전극을 담가서 측정하면 된다.
- 9. 사용이 끝난 유리전극은 증류수로 헹궈서 끝이 완전히 잠기도록 보존 용액에 담가놓고, 유리전극 안의 전해질이 부족하면 채워 넣는다.
4. 특징
pH 미터의 신뢰구간은 생각보다 좁은데, 일반적으로 실험실에서 볼 수 있는 pH 미터들은 pH 4.0~10.0 구간에서 신뢰할 만하고, 대체로 유효숫자는 소수점 밑으로 두 자리까지 쓴다. 애초에 pH 2~3정도를 제외하면 적정할 때에는 저 범위를 넘어가는 일이 거의 없으니 큰 문제는 없다. pH 전구간에서 측정값을 신뢰할 수 없는 이유는 유리 전극의 특성 때문이다. pH 미터의 유리 전극은 소듐 이온을 포함하는 소다 유리로 만들어져 있는데, 여기에 수소 이온이 치환되면서 생기는 전위차를 이용하여 측정을 한다. 따라서 강산 조건에서 수소 원자로 유리가 포화되면 산 오차가, 반대로 소듐 이온이나 기타 알칼리 금속 이온으로 포화되면 알칼리 오차가 일어나게 된다. 분석화학이나 기기분석시간에 자세하게 배우게 된다.pH 미터의 유리전극은 생각보다 비싼 물건이다. 최소 수십만원에서 백만원, 특수용도의 경우에는 공포의 ' 가격 문의'가 붙는다. 유리전극 특성 상 표면의 흠집에 민감하니 휴지로 닦으면 안 되고 증류수로 깨끗하게 씻어야 한다.
전극이 유리라는 것에서 알 수 있겠지만 불산이나 플루오린계 초강산을 시료로 쓸 수 없다. 플루오린의 특성상 유리를 녹여버리기 때문이다.
[출처]
위키백과: 수소 이온 농도 지수
[출처]
위키백과: 수소 이온 농도 지수
[3]
어렵게 써놨지만 사실
휴지이다. 단, 미용티슈는 사용할 수 없다. 킴테크를 사용하자.
[4]
위 사진의 경우엔 Cal이라고 써진 푸른 색 버튼이 이 버튼에 해당된다.
[5]
이 과정은 없어도 되지만 생략하면 정밀도가 심각하게 떨어진다. 학부 실험에서야 대충대충 하지만 랩에 들어가서도 캘리 안 하면 기본도 안 된 놈이라는 소리 듣는다.