PH미터에 의한 수소 이온 농도의 측정 [예비]

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PH미터에 의한 수소 이온 농도의 측정 [예비]에 대한 보고서 자료입니다.

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본문내용

로 씻은 다음 전극에 묻어있는 물방울을 흡수성이 있는 종이로 가볍게 닦아낸다. 이때 종이로 전극을 문지르지 않도록 해야 한다.
b. 전극의 검출부를 pH 4 표준용액으로 1회 이상 씻은 다음 전극을 pH 4 표준용액이 들어있는 삼각플라스크에 담근다.
c. 삼각플라스크에 들어있는 pH 4 표준용액의 온도를 측정한다.
d. 온도 보상용의 다이알을 pH 표준용액의 온도로 맞춘다.
e. pH미터의 지시값이 "pH 표준용액의 온도에 대응하는 pH값" 이 되도록 '제로' 조정 다이알로 맞춘다.
f. 전극을 삼각플라스크로부터 꺼집어 내어 탈이온수로 씻은 다음 종이로 닦아낸다.
g. 전극의 검출부를 pH 7 표준용액으로 1회 이상 씻은 다음 전극을 pH 7 표준용액이 들어있는 삼각플라스크에 담근다.
h. 삼각플라스크에 들어있는 pH 7 표준용액의 온도를 확인한다.
i. pH미터의 지시값이 "pH 표준용액의 온도에 대응하는 pH값"이 되도록 '스판' 조정 다이알로 맞춘다.
j. a)에서 i)까지의 과정을 되풀이한다.
나. 수소 이온 농도의 측정
a. 0.1M HCl 표준용액을 묽혀 0.01M, 4×10-3M, 10-3M, 4×10-4M, 및 10-4M의 용액을 만든다. 그들 용액의 이온강도가 0.1이 되도록 NaCl를 가한다.
b. 각 용액의 pH 및 기전력 E(mV)를 측정한 다음 기전력을 log[H+]에 대해 프롯트해 본다.
c. 실험결과를 (5-2)식과 비교해 본다.
d. 용액의 이온 강도가 0.5 및 1.0인 산용액에 대해서도 위의 실험을 반복한다.
e. pH값과 -log[H+]값이 이온강도에 따라 어떻게 달라지는지를 검토한다.
f. 미지의 수용액의 수소이온의 농도를 앞서 구한 프롯트로부터 구한다.
5. 추론
이온강도의 변화에 따라 기전력에서도 변화가 있을 것이다 이것은 활동도때문일 것이다. 예를 들어 어떤용액에 100개의 전자가 들어가면 모두 반응하지만, 100개보다 훨신많은 전자가 들어가면(10000개정도), 모두다 반응하는 것이 아니라, 9900개 정도만 반응하게 된다. 그러므로 일반적으로 PH측정은 수소이온농도라 생각하는데, 그것이 아니라 활동도를 측정하는 것이 더 정확한 말이다.
PH미터의 측정시에는 온도에서도 많은 변화가 있기 때문에 완충용액으로 교정할 때의 온도를 입력하여 PH를 측정한다.
6. 참고문헌
http://www.nces.go.kr/R_Study/mpaqec/theory/handing/hydrogen/waterph.htm
http://cont111.edunet4u.net/2002/busosan/module/ti2.htm
최규원, "분석화학", p.120 -p.128, 박영사 (1975).
일반화학 광림사
일반화학실험, 일반화학실험 교재연구회 편 광림사
r e p o r t
1. pH미터의 종류
기준전극- 칼로멜전극 유리전극- Ag-AgCI-CI-전극
pH는 수소이온(H+)의 농도를 나타내므로 용액중에 직접 또는 간접으로 두 개의 전극을 삽입하여 전지(電池)를 형성하고, 이에 따라 나타나는 전위차를 측정하여 이 값을 pH로 나타내도록한 장치가 pH meter이다. pH meter는 전자장치면에서 보면 일종의 진공관 volt meter로서, 두 개의 전극이 이용되는데 하나는 기준 전극(reference electrode)으로 칼로멜(calomel)전극이 이용되며, 다른 하나는 유리전극(glass rode)으로서 pH에 민감한 유리막으로 둘러싸인 Ag-AgCI-CI-전극이 이용된다. pH meter는 이들 전극을 pH를 측정하고자 하는 시료용액속에 담갔을 때, 전극 사이에 생기는 전위차에 의하여 전류를 증폭시켜 밀리암페어(mamp)로 측정하는 원리를 이용한 장치로서 이 전류의 세기가 용액의 pH에 정비례하도록 만들어져 있다
2. 왜 완충용액을 쓰는가?
pH미터의 표준화하기 위해
pH 미터를 사용할 때에는 pH가 알려져 있는 표준완충용액을 이용하여 pH 미터를 표준화한 후 사용하여야 한다. 일반적으로 pH 미터를 표준화할 때에는 2종류의 완충용액을 이용하는데 pH를 측정하려는 용액이 산성 용액이며 pH 7과 pH 4의 완충용액을 이용하고 알칼리성 용액이면 pH 7과 pH 10의 완충용액을 이용하여 표준화한다. pH는 온도에 따라 변화하므로 pH 미터를 표준화할 때는 완충용액의 온도를 입력하여 온도에 의한 표준화도 병행하여야 한다.
3. 완충용액의 원리
완충용액 (buffer solution) 중성부근에서 용액의 pH는, 예를 들어[H+ ]가 10-7M에서 10-5M으로 되었을 때 7에서 5로 그만큼 변화하게 되며, 이와같이 약간의 산이나 염기를 첨가함에 따라서 pH값은 크게 이동한다. 그러나 약산과 그 염의 혼합용액 또는 약염기와 그 염의 혼합 용액등은 소량의 산이나 알칼리를 가하거나 또는 물을 가하여 희석하여도 용액 pH는 거의 변화하지 않는다. 이것은 약산과 약염기의 해리(解離)특성에 기인한 것으로 이러한 성질을 가진 용액을 완충용액이라 하며 이와 같은 작용을 완충작용이라 한다.
4. 산 염기분류법 3가지
1.아레니우스는 "산은 수용액 중에서 이온화하여 수소이온(양성자)을 내놓는 물질이고, 염기는 이온화하여 수산화 이온을 내놓는 물질이다" 라고 정의하였다.
산성 : 수소이온을 내놓는 물질 염기 : 수산화이온을 내놓는 물질
2.브뢴스테드 (Bronsted)와 로우리(Lowry) 의 산, 염기 이론
산과 염기는 수용액에만 국한된 것이 아니므로 브뢴스테드와 로우리는 " 산은 다른 물질에 양성자를 줄수 있는 분자나 이온,염기는 다른 물질로부터 양성자를 받을수 있는 분자나 이온"이라 말하였다.
산성 : 양성자를 줄수 있는 분자나 이온 염기 : 양성자를 받을수 있는 분자나 이온
3.루이스(Lewis)의 이론에 의하면 산이란 다른 물질의 전자쌍을 받아들이는 물질이며, 염기란 전자쌍을 내놓는 물질이라 정의된다.
산 : 전자쌍 받게로서 수소이온뿐 아니라 기본적으로 모든 종류의 양이온이나 비어있는 오비탈을 가진 중성분자 모두 루이스의 산에 속한다.
염기:전자쌍 주게로서 음이온이나 홑전자쌍을 가진 중성분자 모두 루이스의 염기에 속한다.

키워드

PH미터에 의한 수소 이온 농도의 측정,   실험,   pH미터