화학실험보고서 - 산해리 평형

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본문내용

유리 전극에는 기준 용액인 묽은 염산이 얇은 유리막 내부에 접해 있고 유리막에는 염화은이 입혀진 은 금속선이 들어 있다. 유리 전극을 수소 이온이 들어 있는 용액에 집어 넣었을 때 전극 전위는 전극 안과 밖의 두 용액의 수소 이온 농도차에 의해 결정된다. 따라서 용액의 pH를 측정할 수 있는 것이다.5)
pH 미터의 전체 전극식을 쓰면,
Ag|AgCl|Cl- + H3O+(1.0M)|glass|H3O+(var)||Cl-(sat)|Hg2Cl2(s)|Hg|Pt
각각의 반쪽 반응은
2Ag(s) + 2Cl-(1.0M)→ 2AgCl(s) + 2e- (anode)
H3O+(1.0M) → H3O+(var)
Hg2Cl2(s) + 2e- → 2Hg(l) + 2Cl-(sat) (cathode)
첫 번째와 세 번째 반응의 전극 전위는 일정하므로 묶어서 △E(ref)라 할 수 있다. 네른스트식에 이를 적용해서 써주면,
6)
△E = 측정된 전위차
R = 기체 상수 = 8.315 J/molK
T = 절대 온도
n = 몰수
F =패러데이 상수
이 식을 pH에 관한 식으로 바꿀 수 있다.
따라서 pH는 수용액의 온도와 관계가 있으며 여기서 기울기(slope)는 1/T 앞의 계수라 할 수 있다.
우리가 pH를 측정할 때 오차가 발생한 원인으로는 우선 매 수용액마다의 온도 차이를 들 수 있다. 위의 식에서 보다시피 pH는 온도와 관련이 있기 때문이다. 그리고 매번 증류수에 전극을 씻어서 실험해 주었는데 이 과정에서 안 닦인 증류수가 용액 속에 섞여서 농도를 묽혔을 것으로 생각된다. 이는 농도가 가장 묽은 용액인 0.0001M인 경우에 특히 크게 작용하여 측정값과 이론값 사이에 큰 차이를 유발했다고 생각된다.
이번 실험을 하면서 아쉬운 점이 있다면 calibration 과정에서 slope을 측정하는 것을 놓쳤다는 것이다. pH 미터를 처음 사용하는데서 오는 미숙함 때문인 것 같았다.
(4) Reference
1),3),6) Principles of Modern Chemistry, fourth edition, Oxtoby & Gillis & Nachtrieb, 1999, pp 362-363, pp 349-350, pp 423-424
4) 정성분석, 제 1판, 최규원, 寶普薺, 1969, pp 141
2),5) 일반화학, 제 7판, Steven S. Zumdahl, 김태린 역, 일신사, 1996, pp 627, pp735-736

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