Metrohm(메트롬) pH 측정 원리와 pH meter 원리 - Part 5 -

 

pH 측정 원리와 pH meter 원리 - Part 5 -

해당 글은 Naver Blog : pH 5st 에서도 확인할 수 있습니다.

4.3 Nernst 방정식을 이용한 pH 표현

pH은 1909년, 덴마크의 Sorensen에 의하여 수소이온농도의 역수의 대수로서 최초로 정의되었습니다. 이 정의에 의하면, 0.1mol/L HCl 용액의 pH은 1이 되어야 하지만, 25℃의 0.1mol/L HCl 용액의 pH을 정확하게 구성된 pH meter로 측정해보면, 1.088로 측정되었습니다. 이러한 이유로, pH은 수소이온의 농도가 아니라, 앞에서 언급한 것과 같이 수소이온의 활성도라는 개념이 도입되었습니다.

위의 개념을 이용하여, Part 4에 언급한 식을 Nernst 방정식을 다시 적용하면, 아래의 식과 같이 나타낼 수 있습니다.

위의 식을 이 글의 맨 처음에 언급한 식에서 나타난 pH 개념으로 정리하면 아래의 식으로 나타낼 수 있습니다.

위의 식을 pH을 중심으로 나타내면, 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있습니다.

U°: 측정에 사용되는 pH 전극의 표준 전위(온도에 영향)

U : 측정에 사용되는 pH 전극으로 측정된 시료 용액 전위

Z : 수소이온, 즉 H₃O⁺ 이온의 경우는 1

F : 패러데이 상수(Faraday constant), 96,487 C/mol

R : 기체상수(8.316J/K•mol)

T : 절대온도( K = 273 + 섭씨온도 )

위의 식에서와 같이 z(=1), F(=96,487), R(=8.316)은 항상 일정한 상수임을 알 수 있습니다. 온도(T)의 경우, 온도센서가 장착된 전극을 사용하거나, 외부 온도 장치를 이용하여 측정하여 그 값을 측정할 수 있습니다.

지난 번 포스팅의 4.1 pH-measuring chain 에서 설명한 것과 같이, pH meter에서 측정되는 전위(U)은 기준전극의 전위(염화이온의 농도가 고정, U₄), 기준전극의 확산전위(U₅), 지시전극의 내부전해액과 glass membrane 사이의 전위(U₂), 지시전극의 내부전해액과 내부표준전극 사이의 전위(U₃), 기준전극의 glass membrane과 시료 용액 사이의 전위(U₁)으로 구성되어있습니다. 이렇게 측정되는 여러 전위 중, U₂, U₃, U₄, U₅ 전위는 항상 일정한 값을 가지도록 되어있으므로, 기준전극의 glass membrane과 시료 용액 사이의 전위(U₁)을 측정하면, pH을 구할 수 있습니다.

링크를 클릭하면, Metrohm(메트롬) Ion meter(이온미터)는 물론, Metrohm(메트롬) pH meter, 전도도측정기, 산화안정측정장치와 관련된 다양한 제품들의 정보를 확인할 수 있습니다.