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1 개요
자연과학 실험에서 자주 사용하는 pH 측정기 중 하나. 지시약이나 리트머스 종이와는 다르게 전기로 구동하는 기계다. 위 그림과는 다르게 한 손에 들어올 정도로 작은 pH 미터기도 있지만 비싸고 예민하다. 배지를 직접 만들어 쓰는 연구실이나 식품공학계열에서 자주 쓰인다.
2 구성
pH 미터에 사용되는 전극은 기준전극(reference electrode), 지시전극(indicator electrode)으로 구성되며 이 두 전극을 용액 속에 담갔을 때 이들 전극 사이에 전위차로 인한 전류를 증폭시켜 측정한다. 전류의 세기는 용액의 pH와 정비례하도록 고안되어 있다. 기준전극으로 표준 수소 전극을 사용할 때 유리전극의 기전력은 네른스트(Nerst)식에 따라 다음과 같다.
- E = -0.059logH^+^
그 외에 미터기 중앙에는 여러 가지 버튼이 있는데 미터기 제조사마다 각 버튼의 기능, 위치가 제각각이다. 기계치가 아닌 이상 보통 버튼 위에 적힌 글자나 그림으로 대강 기능을 알 수 있으나 모르겠다면 담당 교수나 조교의 지도를 받는 것이 좋다. 모든 pH 미터기에서 공통된 점은 pH 측정을 위한 전극이 존재한다는 점뿐이고 전극 모양, 위치, 버튼 기능 등은 완전 다를 수 있으니 주의.
3 사용법
제조 회사마다 다르겠지만 일반적인 사용 순서는 다음과 같다.
- 1. 스위치를 켜서 10분 이상 가만히 놔둔다.
- 2. 전극을 증류수로 씻은 다음 흡수성이 강한 종이[1]로 가볍게 물기를 제거한다.
- 3. pH 보정(pH Calibration) 버튼[2]을 누른다.
- 4. pH가 7인 완충용액에 전극을 담그어 보정을 실시한다.
- 5. 증류수로 씻고 전극의 물기를 제거한다.
- 6. pH 4짜리 완충용액에 전극을 담그어 다시 보정을 실시하고 5번 과정을 반복한다.
- 7. pH 12짜리 완충용액으로 다시 보정을 실시하고 5번 과정을 반복한다. [3] 표준 용액이 준비되어 있다는 가정 하에 더 많은 검정점을 잡아줄 수 있는 기기도 있다.
- 8. 이제 pH 보정은 끝났으니 원하는 용액에 전극을 담가서 측정하면 된다.
- 9. 사용이 끝난 유리전극은 증류수로 헹궈서 끝이 완전히 잠기도록 보존 용액에 담가놓고, 유리전극 안의 전해질이 부족하면 채워 넣는다.
4 특징
pH 미터의 신뢰구간은 생각보다 좁은데, 일반적으로 실험실에서 볼 수 있는 pH 미터들은 pH 4.0~10.0 구간에서 신뢰할 만하고, 대체로 유효숫자는 소수점 밑으로 두 자리까지 쓴다. 애초에 pH 2~3정도를 제외하면 적정할 때에는 저 범위를 넘어가는 일이 거의 없으니 큰 문제는 없다. pH 전구간에서 측정값을 신뢰할 수 없는 이유는 유리 전극의 특성 때문이다. 분석화학이나 기기분석시간에 배우게 된다.
pH 미터의 유리전극은 생각보다 비싼 물건이다. 유리전극 특성 상 표면의 흠집에 민감하니 휴지로 닦으면 안 되고 증류수로 깨끗하게 씻어야 한다.