pH 측정기의 원리와 구조
1.pH 측정기
pH(산도) 측정기는 전위차법을 사용하여 용액의 H+ 활성을 측정하는 기기입니다. pH 측정기로 측정한 값은 용액의 pH를 표현하는 데 사용되는 방법입니다. 이는 용액 내 H+ 이온 농도의 음의 로그, 즉 pH=-lg[H+]로 표현됩니다.
우리가 사용하는 pH 측정기는 전기 측정기와 전극의 두 부분으로 구성됩니다. 실제 측정에서는 측정할 용액에 전극을 담그고 용액 내 H+ 이온 농도를 밀리볼트 수준의 전압 신호로 변환하여 전기 계량기에 입력합니다. 전기 계량기는 신호를 증폭하고 이를 대수적으로 pH로 변환한 다음 밀리볼트 레벨 표시 계량기가 pH를 표시합니다.
pH 측정기는 유리 전극을 측정 전극으로 사용하고 칼로멜 전극을 기준 전극으로 사용합니다. 수소이온 농도의 변화에 따른 유리전극의 전위 변화는 칼로멜 전극과의 전위 변화를 일으키며 이는 식 (2-6)을 준수해야 한다.
E=E0-2.3026RT/F…………(2-6)
공식에서:
E - 기전력, mV;
E0 - 전극 표준 기전력, mV;
R은 몰당 기체 상수이고;
T는 켈빈 단위의 절대 온도입니다.
F - 패러데이 상수.
pH를 측정할 때 온도도 중요한 요소라는 것을 식 (2-6)에서 알 수 있습니다. 측정 시 온도 변화에 주의하고 이를 고려해야 합니다. 현재 일반적으로 사용되는 pH 전극의 대부분은 유리 전극과 칼로멜 전극을 결합한 복합 전극입니다.
2.pH 전극
전극은 pH 측정기의 필수 부분입니다. 측정 전극과 기준 전극으로 화학 배터리를 구성하면 pH 측정이 완료됩니다.
(1) pH 측정전극은 pH 지시전극이라고도 불리며, 용액 내 수소이온의 활성에 반응하여 그에 따라 전극 전위가 변화합니다. 거의 모든 최신 pH 측정기는 유리 전극을 측정 전극으로 사용합니다.
(2) 기준 전극(불활성 전극)은 용액 내 수소 이온의 활성에 반응하지 않습니다. pH 측정에서는 일정한 전위를 갖는 반전지 역할을 하며 pH 측정 전극과 화학 배터리를 형성하여 고정된 기준 전위를 제공하고 유지합니다.
(3) 복합전극은 pH 측정전극과 기준전극을 결합한 전극이다. 복합전극은 산화, 환원 물질의 영향을 받지 않고 평형 속도가 빠르며 널리 사용되고 있습니다. 현재 이러한 전극은 pH 측정에 기본적으로 사용됩니다. 유리 지시전극 또는 유리 복합 전극이 박막 전극인지에 관계없이 막전위는 측정되는 용액 내 수소이온 활성도와 네른스트(Nernst) 관계를 가지며, 이는 박막 전극의 고유한 특성을 반영합니다. 이러한 특성은 전극 자체와 사용 조건에 의해 영향을 받습니다. , 측정 결과에 영향을 미칩니다.
