□ pH의 정의

화학에 관계되는 직업을 가지고 있지 않은 사람에게 있어서도 pH라고 하는 말은 최근 귀에 익을 정도로 널리 사용되는 용어로, 산과 알칼리의 세기 정도를 나타내는 값이다.

pH는 수소이온 농도를 그 역수의 상용대수로서 나타내는 값으로 정의된다.

￭[eqn: rm pH~=~ log 1 over {[H^+ ]}~=~ -log {[H^+ ]}]

그 기본 원리는 25℃ 순수한 물은 전리평형이 성립되어 있고 이온적(Kw = 1.0×10-14)은 다음과 같은 값을 갖는데서 부터 시작된다.

￭[eqn: rmH_2 O ~=~ H^+ ~＋~ OH^-]

여기서, 이온화상수 [eqn: rm K~=~ {[H^+ ] ․[OH^- ]} over {[H_2 O]}]이므로

￭[eqn: rm K․[H_2 O] ~=~[H^+ ]․[OH^- ]]

￭[eqn: rm K_w ~=~[H^+ ]․[OH^- ]]

[eqn: rm K_w ~=~1.0×10^-14]이므로,

[eqn: rm[H^+ ]․[OH^- ] ~=~ 1.0×10^-14]

여기서, 양변에 역수의 상용대수값을 취하면

[eqn: rm -log [H^+ ]~-~log [OH^- ] ~=~ -log 10^-14]

• pOH =

[eqn: scale 80 {1 over {log[rm {scale 70 OH^- ]}}}]

=-log[OH-]

그러므로 모든 수용액에서 “pH ＋ pOH = 14"가 성립된다.

pH와 액성의 관계

□ pH 측정 방법

① pH 지시약을 이용한 방법

지시약은 주변의 pH가 변화함에 따라 자신의 색이 변화하기 때문에 지시약을 이용하면 대략 그 용액의 pH를 알 수 있다.

② pH 시험지을 이용한 방법

지시약을 여과지에 흡수시켜 건조한 것을 pH시험지라고 말하며, 간편한 pH 측정에 사용한다.

pH 시험지

이것은 표준 정색표를 부착하여 시판되고 있다.

③ 만능 지시약

넓은 pH범위에 걸쳐서 각각의 pH에 따른 색을 나타내는 산․염기 지시약으로 몇 가지 단일 산․염기 지시약을 적당 비율로 혼합하여 만든다.

근소한 pH의 차이로는 단일 지시약만큼 예민하게 색이 변하지 않으나, 변색되는 pH의 범위가 넓기 때문에 이 지시약만으로도 대략의 pH를 알 수 있는 장점이 있다.

④ 유리 전극법

pH 지시약이나 pH 시험지들은 자체의 정확도에 한계가 있으며, 색깔을 갖고 있거나 어두운 시료들의 pH를 측정하는데는 어려움이 있다. 따라서 정확한 측정이 필요한 경우에는 그림과 같은 pH 미터를 사용한다.

pH 미터

유리전극과 비교전극

pH값을 측정하기 위해서는 그림과 같은 유리 전극과 비교 전극이 필요하며, 이 두 전극사이에서 발생하는 전위차를 전압계로 측정함으로써 pH값을 얻을 수 있다.

근래에 들어와서는 유리전극과 비교전극이 하나의 형태로 제작된 복합전극을 주로 사용된다.