pH 측정의 기본 원리
화학 반응 과정을 결정하는 데 사용되는 친숙하고 고대의 제로 전류 측정 방법은 아마도 pH 측정일 것입니다. 일반적으로 pH 측정은 용액의 산도 또는 알칼리도를 결정하는 데 사용됩니다. 화학적으로 순수한 물이라도 미량의 해리가 있으며, 그 이온화식은 H2O H2O=H3O-OH - (1) 아주 적은 양의 물만이 해리되기 때문에 몰농도는 다음과 같다. 이온은 일반적으로 음의 전력 지수입니다. 계산에 몰 농도의 음의 거듭제곱 지수를 사용하는 것을 피하기 위해 생물학자 Sorensen은 1909년에 이 불편한 값을 로그로 대체하고 이를 "pH 값"으로 정의할 것을 제안했습니다. 수학적으로 pH 값은 일반적으로 사용되는 수소 이온 농도의 음의 로그로 정의됩니다. 즉, pH=1로그[H]
(2) 이온 생성물은 온도에 크게 의존하기 때문에 공정 제어의 pH 값에 대해서는 용액의 온도 특성을 동시에 알아야 합니다. 측정된 매체가 동일한 온도에 있을 때만 pH 값을 비교할 수 있습니다. 재현 가능한 pH 값을 얻기 위해 pH 측정에 전위차 분석이 사용됩니다. 전위분석법에 사용되는 전극을 1차전지라 한다. 이 배터리의 전압을 기전력(EMF)이라고 합니다. 이 기전력(EMF)은 배터리 2개 반으로 구성됩니다. 반쪽 셀 중 하나를 측정 전극이라고 하며 그 전위는 특정 이온 활동과 관련이 있습니다. 다른 반쪽 셀은 일반적으로 측정 용액에 연결되고 산업용 pH 측정기에 연결되는 기준 전극이라고 하는 기준 반쪽 셀입니다. 표준 수소 전극은 모든 전위 측정의 기준점입니다. 표준수소전극은 염화백금을 전기도금(코팅)하고 수소가스로 둘러싸인 백금선이다. 가장 친숙하고 일반적으로 사용되는 pH 표시 전극은 유리 전극입니다. 끝에 pH 민감성 유리 필름이 불어져 있는 유리관입니다. 튜브에는 pH 값 7의 포화 AgCl을 함유한 KCI 완충 용액이 채워져 있습니다. 유리 필름의 양면에 존재하고 pH 값을 반영하는 전위차는 Nernst 공식: E=Eo를 따릅니다. 1n [H3oq (3) n.] 공식에서 E는 전위입니다. E는 전극의 표준 전압이다. R은 기체 상수이고; T는 켈빈 온도입니다. F는 패러데이 상수입니다. N은 측정된 이온의 원자가이고; [H2O]는 H2O 이온의 활동입니다. 위의 방정식에서 볼 수 있듯이 전위 E와 H2O 이온의 활동도 및 온도 사이에는 일정한 관계가 있습니다. 특정 온도에서 전위 E를 측정하면 pH 검출의 기본 원리인 ln[H2O](log[H2O]로 변환하여 pH를 구함)를 계산할 수 있습니다. Nernst 공식에서 온도는 변수로서 중요한 역할을 합니다. 온도가 상승함에 따라 전위 값도 증가합니다. 온도가 1도씩 올라갈 때마다 0.2 mV/pH의 잠재적인 변화가 발생합니다. pH 값으로 표시되며, pH 값은 I~C당 LPH당 0.0033만큼 달라집니다. 이는 약 20-30도 및 7pH 측정의 경우 온도 변화를 보상할 필요가 없음을 의미합니다. 온도가 30도보다 높거나 20도 미만이고 pH 값이 8보다 크거나 6보다 작은 응용 분야의 경우 온도 변화를 보상해야 합니다.
