개념 한 쪽
이온선택성전극법은 특정 이온에 선택적으로 반응하는 감응막을 이용해 전위를 측정하여 농도를 산정하는 기기분석법이다. 폐기물공정시험기준에서는 시안(CN⁻) 같은 이온성 무기물을 이온전극법으로 분석하도록 규정하고 흡광광도법과 병행 규정을 두기도 한다. 전극의 감응막 조성, 표준용액 조제·보정 절차, 정량범위와 정밀도 같은 기기 및 방법 특성은 시험법 해석에서 핵심 요소이다.
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출제기준 단원 「장치의 구성 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 감응막 구성 짝맞추기 | 1 | 측정 이온과 감응막 조성의 올바른 짝을 가림 |
| 시험법 병행 규정 확인 | 1 | 어떤 물질에 이온전극법과 흡광광도법이 병행되는지 판별 |
| 정량범위·정밀도 암기형 | 1 | 이온전극법으로 시안 측정 시 정량범위와 표준편차를 묻기 |
이온전극법은 감응막이 용액 속 목표 이온과 상호작용하여 발생하는 전위를 측정하는 원리로 동작한다. 감응막은 일반적으로 측정 이온과 관련된 염이나 은염 계열로 구성되며, 예컨대 불소 이온에는 LaF3, 납 이온에는 Ag2S+PbS, 염소 이온에는 Ag2S+AgCl 등의 조성이 사용된다는 규정이 있다. 시안 전극은 요오드 전극과 동일한 Ag2S+AgI 조성을 쓰는 것이 규정상 맞는 구성이다.
시약·표준용액 조제 및 기기 보정 절차가 시험의 정확도에 직접 영향을 미친다. pH 관련 규정에서 표준용액용 물은 CO2 제거를 위해 15분 이상 끓여 탈기하고 흡수관을 붙여 식히도록 정해져 있는 것처럼, 각 시험법은 조제 시간·보관기간·보정 반복 횟수 등의 수치 규격을 명시한다. 이러한 수치 규격은 재현성 및 정밀도 판단의 근거가 된다.
폐기물공정시험기준에서는 분석 대상 물질별로 권장되는 측정법을 배정하고 있다. 시안은 이온전극법과 흡광광도법(피리딘-피라졸론법)이 병행 가능하다고 규정되어 있어 두 방법을 모두 적용할 수 있다. 반면 중금속은 원자흡광광도법, 유기물은 가스크로마토그래프법 등으로 구분되어 해당 분석법별 적용 대상을 혼동하지 않아야 한다.
정량범위와 정밀도는 방법별 고유 값으로 시험 결과 해석 기준이 된다. 이온전극법으로 시안을 측정할 때 공정시험기준상 정량범위는 0.1~100 mg CN⁻/L이고 표준편차는 5~20%로 규정되어 있어 이 숫자를 기준으로 데이터의 유효성을 판단해야 한다. 또한 재현성 관련 규정은 반복 측정 편차 기준을 명시하므로 해당 수치를 숙지해야 한다.
이온전극 감응막 조성 문제는 측정 이온과 막 재료의 짝을 확인하는 유형으로 출제된다. 예를 들어 시안 전극은 Ag2S+AgI 조성을 쓰는 것이 규정이므로 Ag2S+AgCN으로 적어 놓은 보기가 나오면 그것이 잘못된 선택임을 바로 판정해야 한다. 다른 예로 Na⁺·K⁺ 같은 알칼리 금속 이온은 유리막 전극을 사용하고 불소·염소·시안 등은 고체막(Ag2S 기반) 전극을 쓰는 점을 이용해 오답을 소거할 수 있다.
표준용액 조제·보정 절차 관련 문제는 시간·횟수·보관기간 같은 수치 규격을 묻는 경우가 많다. 표준용액용 물은 15분 이상 끓여 CO2를 제거(탈기)하고 흡수관을 붙여 식히는 것이 규격이므로 '5분'이나 '완전산화'로 설명한 보기는 규정과 어긋난다. pH 재현성은 반복 측정 시 ±0.05 또는 ±0.1 등으로 규정별로 달리 나오므로 해당 문항의 대상 규격을 확인해 답을 선택해야 한다.
정량범위·정밀도 문제는 암기형으로 출제되므로 이온전극법 시안의 경우 '0.1~100 mg/L, 표준편차 5~20%' 세트를 기억하면 빠르게 정답을 도출한다.
다음은 이온전극법에 관한 내용중 이온전극에 의한 측정 이온과 감응막의 조성을 짝지은 것이다. 잘못된 것은?
정답 ④ · 시안(CN-) 이온 선택성 전극의 감응막은 요오드화물(I-) 이온 전극과 마찬가지로 Ag2S + AgI의 조성으로 이루어져 있습니다. Ag2S+AgCN 조성은 시안 이온 측정용 감응막의 실제 화학적 조성과 일치하지 않는 틀린 조합이므로 정답이 됩니다.
이온전극 감응막은 측정이온의 은염 계열이며, CN- 전극은 Ag2S+AgI 조성이다.
폐기물공정시험방법상 흡광광도법과 이온전극법 두 가지 시험법을 병행할 수 있는 물질은?
정답 ② · 흡광광도법과 이온전극법 두 시험법을 병행할 수 있는 물질을 고르는 문제이다. 폐기물공정시험방법상 시안은 피리딘-피라졸론 흡광광도법과 시안이온전극법이 모두 규정되어 있어 두 방법을 병행할 수 있다.
시안은 흡광광도법(피리딘-피라졸론)과 이온전극법 두 가지 시험법이 병행된다.
수소이온농도 측정에 관한 내용으로 틀린 것은?
정답 ④ · 폐기물 공정시험기준상 수소이온농도 측정의 재현성 기준을 묻는 문제이다. 재현성은 되풀이 측정 시 ±0.1 이내이어야 하므로 ±0.5 이내라는 수치는 잘못되었다.
수소이온농도 측정의 재현성은 되풀이 측정 시 ±0.1 이내이며, ±0.5 이내라는 규정은 틀린 것이다.
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