Metrohm(메트롬) pH 측정 원리와 pH meter 원리 - Part 6 -

 

pH 측정 원리와 pH meter 원리 - Part 6 -

해당 글은 Naver Blog : pH 6st 에서도 확인할 수 있습니다.

4.4 유리막형 전극

이전에 사용하는 유리막형 전극의 조성은 중랑 %로, 72 SiO₂•6 CaO•22 Na₂O 였으나, 알카리성 영역에서 알칼리 금속이온의 영향, 소위 알칼리 오차가 크다는 결정이 있었습니다. 그 후 나트륨을 리튬으로 대치한다든가, 바륨, 란탄을 가는 등의 많은 개선이 이루어졌습니다. 아래의 그림은 스위스 Metrohm 사에서 출시되는 pH 전극의 유리막형 센서의 단면을 보여주고 있습니다. 그림에서 알 수 있듯이, 알카리 오차의 원인 물질인 Na⁺ 이온의 영향을 배제하기 위하여, Li⁺ 이온을 사용하여 유리막을 조성하였습니다.

Metrohm pH 전극의 유리막형 센서 단면

4.4.1 Metrohm pH 측정 지시전극

Metrohm pH 측정 지시전극

위의 그림은 Metrohm pH 측정 지시전극을 나타내고 있으며, 앞에서 언급한 4.1 pH-measuring chain 항목을 참고하여 설명하도록 하겠습니다. pH-membrane 부분은 <그림 2>에서 나타낸 부분을 의미하여, 4.1 항목의 <그림 1>에서 언급한 U₁ 즉 유리막과 시료 용액의 전위을 측정하는 부분입니다. 내부 기준전극으로는 은/염화은(Ag/AgCl) metal wire가 사용되며, 내부 충진액은 pH 7 buffer 용액과 전해액인 KCl 용액이 채워져 있습니다. 내부기준전극(Ag/AgCl)과 내부충진액 사이의 전위 즉 U₃은 항상 동일한 내부충진액(KCl, pH=7)을 사용하므로, 항상 일정한 값을 유지할 수 있습니다. 그리고 내부충진액과 pH membrane 사이의 전위 즉 U₂ 또한 항상 동일한 내부충진액(KCl, pH=7)을 사용하므로, 항상 일정한 값을 유지할 수 있습니다.

4.4.2 Metrohm pH 측정 기준전극

Metrom pH 측정 기준전극

위의 그림은 Metrohm pH 측정 기준전극을 나타내고 있으며, 앞에서 언급한 4.1 pH-measuring chain 항목을 참고하여 설명하도록 하겠습니다. 기준전극의 내부기준전극으로는 은/염화은(Ag/AgCl) metal wire가 사용되며, 내부충진액으로는 3M KCl 용액을 사용합니다. 4.1 항목의 <그림 1>에서 언급한 U₄ 즉 내부기준전극(Ag/AgCl)과 내부충진액 사이의 전위는 항상 3M KCl 전해액을 사용하므로 일정하게 유지할 수 있습니다. U₅(확산전위)은 기준전극의 내부용액(3M KCl)과 외부 용액(시료 용액 등) 사이의 전위차을 의미합니다. 이것은 전극안과 밖의 용액의 이온농도와 이온의 이동도 때문에 발생하는 전위로 pH 측정에 불안정한 오차를 발생시킬 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위하여, 기준전극에 Diaphragm을 설치하여서, 일정한 속도로 기준전극 내부의 전해액(3M KCl)이 쉽게 흘러나오게 하여서, 전기전도도를 증가시켜, 확산전위를 일정하게 유지할 수 있습니다.

4.4.3 Metrohm pH 측정 전극(Combined pH electrode, 복합전극)

Metrohm에서 나오는 pH 복합전극은 위의 4.4.1, 4.4.2에서 설명한 지시전극과 기준전극을 하나로 합쳐서 보다 사용이 편하도록 한 전극이며, 현재 대부분의 pH 측정용 전극은 복합전극이 많이 사용되고 있습니다.

Metrohm Combined pH electrode

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