개념 한 쪽
대기환경기사 배출가스 중 오염물질측정 — 분석계의 구성과 파장대
배출가스 측정 세트는 「분석계 안에서 빛이 어디를 지나고, 무엇이 그것을 읽는가」를 묻는다. 같은 10문항을 쓰는 환경대기 측정 카드는 값의 정의와 보정 계산을 맡고, 이 카드는 장치 쪽 — 자외선흡수분석계의 광원·시료셀·분광기·검출기, 흡광광도법의 파장대별 광원과 셀 재질, 비분산 적외선 분석법의 낱말, 황화수소의 화학 분석, 원자흡수분광광도법의 검량선 — 을 맡는다.
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뜻
자외선흡수분석계는 질소산화물과 아황산가스의 연속 자동측정에 쓰인다. 광원은 중수소방전관이나 수은등으로 자외선을 낸다. 시료셀은 자외선을 통과시키는 석영판으로 만들며, 유리제는 자외선을 흡수하므로 자외선 측정에 쓸 수 없다. 광학필터나 분광기는 자외선 영역의 단색광을 얻는 데 쓰이므로, 적외선 영역의 단색광을 얻는다고 적으면 파장대가 뒤집힌 설명이 된다. 검출기 역시 자외선에 민감한 것을 써야 한다. 가시광선에 감도가 좋은 광음극방전관을 자외선 측정에 붙이거나, 비분산 적외선 방식의 검출기를 자외선 분석계에 붙이면 맞지 않는다. 합산증폭기는 신호를 증폭하면서 간섭 가스의 영향을 보정한다.
흡광광도법에서는 파장대가 광원과 기구를 정한다. 가시광선 영역에서는 텅스텐 램프를, 자외선 영역에서는 중수소 방전관을 쓴다. 흡광도의 눈금 보정에는 중크롬산 칼륨용액을 쓰고, 시료를 담는 흡수셀도 파장대를 따라야 하므로 자외선 측정에는 석영제를 쓴다.
비분산 적외선 분석법은 낱말부터 정확히 갈라야 한다. 비분산은 프리즘이나 회절격자로 빛을 분산시키지 않고 직접 측정한다는 뜻이다. 정필터형은 대상 성분이 흡수하는 특정 파장의 적외선만 골라 재는 방식이다. 비교가스는 시료의 흡수량과 견줄 대조 가스로, 적외선을 거의 흡수하지 않는 질소나 아르곤을 쓴다. 반복성은 같은 조건에서 같은 대상을 반복 측정했을 때 값이 얼마나 일치하는지를 뜻하므로, 측정 대상을 바꾸는 것은 여기에 들지 않는다.
황화수소는 화학 반응으로 잡는다. 메틸렌블루법은 황화수소를 아연암모늄을 가한 수산화나트륨 용액이나 수산화카드뮴 현탁액에 흡수시켜 발색한 뒤 흡광도로 재는 방법이다. 요오드 적정법은 100~2000ppm 정도의 농도에 알맞고, 다른 산화성 또는 환원성 가스의 방해를 받는다. 질산암모늄을 가한 황산에 흡수시키는 것은 암모니아를 재는 쪽이므로, 이를 황화수소 흡수액으로 적으면 틀린 설명이 된다.
원자흡수분광광도법의 검량선은 저농도 영역에서 직선성이 좋으므로 저농도에서 작성하고, 적어도 3종류 이상의 농도 표준시료로 그린다. 표준첨가법은 시료 자체의 간섭을 보정하려고 시료에 표준물질을 더해 재는 방법이다. 내부표준법은 목적원소와 화학적·물리적 성질이 비슷한 원소를 표준으로 써야 하며, 성질이 다른 원소를 쓰면 보정 효과가 없다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 파장대 뒤집기 — 자외선흡수분석계에서 적외선 영역의 단색광을 얻는다고 적은 선지가 틀린다. ② 셀 재질 바꾸기 — 자외선 측정에 유리제 흡수셀을 쓴다고 적은 선지가 오답이다. ③ 흡수액 바꾸기 — 메틸렌블루법에서 질산암모늄을 가한 황산에 흡수시킨다고 적은 선지가 거리 먼 보기가 된다.
자주 묻는 물음
- 자외선흡수분석계는 무엇으로 이루어지나요?
- 광원은 중수소방전관이나 수은등, 시료셀은 자외선을 통과시키는 석영판, 분광기나 광학필터는 자외선 영역의 단색광을 얻는 데 쓰고, 검출기는 자외선에 민감한 것을 씁니다. 합산증폭기는 신호를 증폭하며 간섭 가스의 영향을 보정합니다. 유리제 셀, 가시광선에 감도가 좋은 광음극방전관, 적외선 방식 검출기는 자외선 분석계에 맞지 않습니다.
- 흡광광도법에서 파장대에 따라 무엇이 달라지나요?
- 광원과 셀 재질이 달라집니다. 가시광선 영역은 텅스텐 램프를, 자외선 영역은 중수소 방전관을 쓰며, 자외선 측정에는 석영제 흡수셀을 씁니다. 흡광도의 눈금 보정에는 중크롬산 칼륨용액을 씁니다.
- 황화수소 분석과 원자흡수 검량선의 요점은 무엇인가요?
- 황화수소는 메틸렌블루법과 요오드 적정법으로 잽니다. 메틸렌블루법은 아연암모늄을 가한 수산화나트륨 용액 등에 흡수시켜 발색한 뒤 흡광도로 재고, 요오드 적정법은 100~2000ppm 정도에 알맞으며 산화성·환원성 가스의 방해를 받습니다. 원자흡수 검량선은 저농도에서 3종류 이상의 표준시료로 그리며, 표준첨가법은 시료 자체의 간섭을 보정하고 내부표준법은 목적원소와 성질이 비슷한 원소를 씁니다.
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