| 역사 액체의 산도 측정의 역사는 1906 년 Max Cremer가 액체 계면에 대한 연구 (액체와 고체 사이의 상호 작용)에서 액체 사이의 계면이 얇은 유리 기포를 날려 놓아서 연구 될 수 있음을 발견했을 때 시작되었습니다 . 내부와 외부의 액체. 측정 가능한 전위를 생성했습니다. |
이 아이디어는 Fritz Haber (암모니아와 인공 비료의 합성을 발명 한)와 Zygmunt Klemsiewicz [2] 가 유리 전구 ( 유리 전극이라고 함 )를 사용하여 수소 이온 활성을 측정 할 수 있다는 것을 발견했습니다. 대수 함수.
덴마크 생화학자인 Soren Sorensen은 1909 년에 pH 규모를 발명했습니다.
유리 벽의 저항은 일반적으로 10-100 메가 옴 사이에서 매우 높기 때문에 전자관이 발명 될 때까지 유리 전극 전압을 정확하게 측정 할 수 없었습니다. 후에도 온도 보상 기능을 갖춘 전계 효과 트랜지스터 (FET) 및 집적 회로 (IC)의 발명으로 유리 전극 전압을 정확하게 측정 할 수있게되었다. 하나의 pH 단위 (예를 들어 pH = 7.00 내지 8.00)에 의해 생성 된 전압은 전형적으로 약 60mV (밀리 볼트)이다. 현재의 pH 측정기는 온도 및 교정에 필요한 수정을하는 마이크로 프로세서를 포함합니다. 그럼에도 불구하고, 현대식 pH 측정기는 여전히 드리프트 (느린 변화)로 어려움을 겪으므로 자주 교정해야합니다.
소금과 할로겐 이온에 의한 오염이 중단 될 수 있도록 유리의 화학도 개선되었습니다. 전통적으로 염화은 (AgCl)을 사용했던 기준 전극은 염화칼륨 (KCl) 용액에서 염화 겔 (젤라틴과 같은)로 염화 수은 (HgCl)을 사용하는 염화 칼로 (수은 염화물, HgCl2) 전극으로 대체되었습니다. 그러나 전극은 영생이 없으며 용납 할 수 없을 정도로 표류하거나 정착하는 데 비정상적으로 오래 걸리면 교체해야합니다.
[1] Cremer M (1906) : Z. Biol, 47, 562
Haber F와 Z Klemensiewicz (1909) : Z. Physik. 화학, 67, 385
| pH 측정기 작동 방식 하나의 금속이 다른 금속과 접촉 할 때, 전자 이동성의 차이로 인해 전압 차이가 발생합니다. 금속이 염 또는 산의 용액과 접촉 할 때, 유사한 전위가 발생하여 배터리가 발명되었다. 유사하게, 하나의 액체가 다른 액체와 접촉 할 때 전위가 발생하지만, 그러한 액체를 분리시키기 위해서는 막이 필요하다. |
pH 측정기는 본질적으로 유리 전극 내부의 알려진 액체 (막)와 외부의 알려지지 않은 액체 사이의 전기 화학적 전위를 측정합니다. 얇은 유리 벌브는 주로 민첩하고 작은 수소 이온이 유리와 상호 작용할 수 있기 때문에, 유리 전극은 수소 이온의 전기 화학적 전위 또는 수소의 전위를 측정합니다 . 전기 회로를 완성하려면 기준 전극도 필요합니다. 계측기는 전류를 측정하는 것이 아니라 전압 만 측정하지만 기준 전극에서 약간의 이온 누출이 필요하므로 유리 전극에 전도성 브리지를 형성합니다. 따라서 전도도가 낮은 움직이는 액체에는 pH 측정기를 사용해서는 안됩니다 (따라서 작은 용기 내에서 측정하는 것이 좋습니다).
 pH 측정기는 기준 전극의 염화 수은과 염화칼륨 액체, 미지의 액체, 유리 전극 내부의 용액, 그리고 용액과 용액 사이의 전위 사이의 전위를 측정합니다 (미터에서 시계 방향으로 그림을 따릅니다). 은 전극. 그러나 알려지지 않은 액체와 유리 전극 내부의 용액 사이의 전위 만 샘플에서 샘플로 변경됩니다. 따라서 다른 모든 전위를 방정식 밖으로 교정 할 수 있습니다. |
칼로멜 기준 전극은 KCL 원소의 끝에서 염화 수은 원소와 밀접하게 접촉하는 염화칼륨 (KCl) 전해질을 가진 유리관으로 구성된다. 다공성 세라믹 또는 유사한 재료로 만들어진 액체 접합 팁으로 결합 된 깨지기 쉬운 구조입니다. 이러한 종류의 전극은 중금속과 나트륨에 의해 쉽게 '중독'되지 않습니다.
유리 전극은 얇은 유리 전구가 용접 된 견고한 유리 튜브로 구성됩니다. 내부에는 pH 7.0으로 완충 된 염화칼륨 (KCl) 용액이 알려져있다. 염화은 팁이있는은 전극이 내부 용액과 접촉합니다. 전자 간섭을 최소화하기 위해 프로브는 종종 유리 전극 내부에있는 포일 실드로 보호됩니다.
대부분의 최신 pH 측정기는 온도에 따라 pH가 약간 씩 변하기 때문에 자동 온도 보정이 가능한 서미스터 온도 프로브도 있습니다.
| 물은 지구상에서 가장 중요하고 기적적인 물질입니다. 그것의 분자 HOH는 O- 말단이 약간 음이고 H2 + 끝이 약간 양으로 대전 된 부메랑 모양을 형성합니다. 이 하전 된 부메랑은 서로 끌어 당겨 응집력의 섬을 형성하여 물이 생명이 번성하는 온도에서 액체를 형성하는 반면, 실제로 황화수소 (H2S)와 같은 휘발성 기체는 분자량의 거의 두 배에 달합니다. 지구 표면에서 물은 고체 형태 (얼음), 액체 (물) 및 기체 형태 (증기 또는 수증기)로 발생합니다. 추운 지역에서는 세 단계가 모두 공존합니다. 물은 그것이 산 (H + 이온)과 (물 (OH- 이온) 둘 다라는 점에서 독특합니다. 따라서 이는 산성 및 염기성 (알칼리성) 동시에 H + 이온의 수가 OH 이온의 수와 같으므로 엄격하게 중립이됩니다. 응집력이 강하기 때문에 수소 이온 (H +)과 하이드 록실 이온 (OH-)과 같은 구성 이온에서 물 분자가 분리 (분할)되는 경우는 거의 없습니다. 화학자들은 H + 이온이 실제로 H3O + 이온 또는 하이드로 늄 이온이라고 주장합니다. 물 1 몰의 무게는 18 그램 (1 + 1 + 16)이며 18ml와 동일하며이 양에는 매우 많은 수의 분자가 포함되어 있음을 알고 [1], 백만 분의 일 ( 10-7 )의 몰만이 1 리터에 해리됩니다. 물 (pH = 7). [2] 유리 전극 내부와 외부 사이의 전위차는 유리 내부의 실리콘 산화물에 의해 발생합니다. 이온 평형이 설정되면 유리 벽과 용액 사이의 전위차는 다음 방정식으로 계산됩니다. 현대의 pH 유리 전극이 크게 개선 되었음에도 불구하고 알칼리 수산화물 (NaOH 및 KOH), 순수한 증류수, 불소와 같은 식각 물질, 중금속 및 단백질과 같은 물질을 흡착하는 등 H + 이온이 적은 물질은 여전히 맘에 들지 않습니다. 대부분의 최신 pH 측정기는 온도 편차가 자동으로 보정되어 표준 온도 25ºC에서 측정 한 것처럼 값을 자동으로 수정합니다. 판독 값은 pH = 7.00의 온도에 영향을받지 않지만 ºC 당 0.003만큼이 온도에 영향을받지 않습니다. 따라서 4.00을 나타내는 5ºC (25ºC에서 20º)에서 취한 pH는 0.003 x 20 x 3.00 = 0.18만큼 아래로 보정해야합니다. 마찬가지로 10.00의 pH 값도이 양만큼 위쪽으로 수정해야합니다. |
pH 측정기 관리는 사용중인 전극 유형에 따라 다릅니다. 제조업체의 권장 사항을 연구하십시오. 자주 사용하는 경우 신호 드리프트와 함께 건조 전극을 보습하는 데 시간이 오래 걸리므로 전극을 촉촉하게 유지하는 것이 좋습니다. 그러나 현대의 pH 측정기는 수돗물이나 염화칼륨으로 철저히 헹구면 전극이 마르지 않습니다. 바닷물을 측정 할 때, pH 측정기는 바닷물로 촉촉하게 남을 수 있습니다. 그러나 장기간 동안 pH = 4 또는 pH = 4.01 산성 교정 버퍼에 염화칼륨 용액을 적시는 것이 좋습니다. pH 측정기는 증류수에 남기고 싶지 않습니다.
pH 프로브를 산성 용액에 촉촉하게 유지하면 테스트 바이알에 넣기 전에 헹구지 않을 때 결과에 영향을 줄 수 있습니다. pH = 4의 액체는 pH = 8의 액체보다 10,000 개 이상의 수소 이온을 가짐을 기억하십시오. 따라서 400 방울의 pH = 8을 측정하는 작은 유리 병에서 pH = 4의 단일 방울은 실제로 측정을 뒤집습니다! 또한 교정 용액은 pH 수준을 일정하게 유지하기 위해 '시도'하는 화학 완충액으로 구성되므로 완충액으로 테스트 바이알을 오염시키는 것은 매우 심각합니다.
[1] 아보가드로 상수 는 602,213,670,000,000,000,000,000 (602.2 억 2 천억 조) 또는 6.02E23이며 아메데오 아보가드로를 기리기 위해 명명되었습니다. 한 몰의 화학 물질에는이 수의 분자가 들어 있습니다. Amedeo Avogadro (1776-1856)는 이탈리아 물리학 자였습니다. 그는 1811 년에 그의 유명한 가설을 제안했는데, 현재는 아보가드로의 법칙으로 알려져 있습니다. 법은 같은 온도와 압력에서 같은 부피의 모든 가스가 같은 수의 분자를 포함한다고 진술했다. Avogadro는 또한 원자와 분자를 구별하여 정확한 원자량 표를 결정할 수있게했습니다.
[2] Seafriends 웹 사이트에서 2.34E-4가 2.34 x 10-4를 의미하는 지수 표기법 E를 자주 사용합니다.
| pH 규모 pH 값은 알려진 물질의 값과 비교할 때 더 의미가 있습니다. pH 척도는 대수적이며 다음 값은 각각 10 배 적은 수소 이온을 포함합니다. pH = 0이 가장 많이 포함되며 고도로 산성입니다. |
| 0 | 5 % 황산, H2SO4, 배터리 산. |
| 1 | 0.1N HCl, 염산 (1.1) |
| 2 | 레몬 주스. 식초 (2.4-3.4) |
| 삼 | 와인 (3.5-3.7) |
| 4 | 오렌지 주스. 사과 주스 (3.8). 맥주. 토마토. |
| 5 | 코티지 치즈. 블랙 커피. 빗물 5.6. |
| 6 | 우유. 물고기 (6.7-7). 닭 (6.4-6.6). |
| 7 | 중성 : 동일한 수의 수소 및 히드 록실 이온. 혈액 (7.3-7.4). 비등 후 CO2가없는 증류수. |
| 8 | 해수 (8.1). 계란 흰자. |
| 9 | 붕사. 베이킹 소다. |
| 10 | 마그네시아 우유, 수산화 마그네슘 Mg (OH) 2. |
| 11 | 가정용 암모니아 |
| 12 | 사진 개발자, 가정용 표백제 |
| 13 | 오븐 클리너 |
| 14 | 나트륨 Na 물 NaOH, 1 mol / 리터. |
