개념 한 쪽
이온전극법은 특정 이온에 선택적으로 반응하는 전극의 전위를 측정해 그 이온의 농도를 구하는 방법이다. 유리전극법은 수소이온농도(pH)를 재는 대표적 방법이며, 측정값 표기 단위와 간섭 특성, 표준용액 보존 방법 등 관리 항목이 규정으로 정해져 있다.
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출제기준 단원 「측정원리 및 적용범위」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| pH 측정 기준 관리 | 1 | pH 측정의 표기 자릿수·표준액 보존·재현성 규정 확인 |
| 장치 구성 판별 | 1 | 이온전극법 장치의 실제 구성 요소를 가림 |
| 지시전극·비교전극 역할 구분 | 1 | 유리막·고체막 전극과 비교전극 내부전극의 역할을 구분 |
이온전극법은 이온선택성전극과 비교전극 사이에 생기는 전위차를 전위차계로 읽어 대상 이온의 농도를 정량하는 원리로 작동한다. 장치는 전극계(지시전극과 비교전극)와 측정계(전위차계를 포함)로 구성하며, 지시전극에는 유리막 전극이나 고체막 전극 같은 형태가 쓰이고 비교전극의 내부전극으로는 은-염화은 전극 등이 사용된다.
유리전극법은 수소이온농도(pH)를 재는 표준 방법으로서 측정값을 소수점 둘째 자리(0.01)까지 읽어 표기하는 것이 원칙이다. 이 방법은 시료의 색도·탁도·콜로이드성 물질, 산화·환원성 물질, 염도에 거의 간섭을 받지 않는 장점이 있으며, 강알칼리(pH 10 이상)에서는 나트륨에 의한 오차(알칼리 오차)가 발생할 수 있어 저나트륨 오차 전극 사용 등 대책을 고려해야 한다.
pH 측정에서 표준용액의 관리 규정도 중요하다. 표준용액은 보존 기간과 취급 방법이 정해져 있고, 염기성 표준용액은 공기 중 탄산가스를 흡수해 pH가 변하기 쉬우므로 탄산가스 흡수관을 부착해 보존 기간 이내에 사용해야 한다. 측정 재현성 확보를 위해 한 표준용액을 이용해 반복 측정하여 재현성이 규정 이내인지 확인하는 절차가 요구된다.
이온전극법의 적용 대상은 시안과 같은 음이온을 포함해 불화물이나 암모니아성 질소 등 특정 이온의 정량에 적합하다. 폐기물공정시험기준에서는 시안의 이온전극법 적용이 수록되어 있으며, 반면 비소나 유기물, 일부 금속 분석은 다른 기기분석법을 사용한다.
문제에는 측정 조건 규격과 장치 구성, 적용 대상 구분이 자주 출제된다. 예를 들어 시안 이온의 측정에서는 시료와 표준용액의 온도 차를 ±1℃ 이내로 유지하고 교반은 일정한 속도로 한다는 규정이 기준이 된다. 유리전극 pH 측정에서는 값을 0.01 단위로 표기하고, pH 10 이상에서는 나트륨 오차를 고려해야 한다는 점을 확인하는 문항이 빈번하다.
측정 장치 관련 문항은 구성 요소 명칭을 정확히 구분하는 형태로 출제된다. 전극계(이온전극+비교전극)와 측정계(전위차계)를 장치의 기본 구성으로 알고, 존재하지 않는 구성 명칭이 섞여 나오면 그 선지를 오답으로 판단해야 한다.
pH측정에 관한 기술 중 옳지 않은 것은 ?
정답 ③ · pH 측정에 관한 규정 중 옳지 않은 것을 찾는 문제이다. 염기성 pH 표준액은 공기 중 이산화탄소를 흡수하면 변질되므로 탄산가스 흡수관(소다석회관)을 부착하여 보존하며, 사용 기간은 산성 표준액은 1개월, 염기성 표준액은 3개월 이내이다.
염기성 pH 표준액 보존 시 부착하는 것은 탄산가스 흡수관(소다석회)이다.
이온전극법에 관한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 이온전극법에 사용되는 장치의 기본 구성은 전위차를 측정하는 '측정계(meter)', 비교전극과 이온선택성전극으로 이루어진 '전극계', 그리고 교반기 등의 부속 장치입니다. 감응계라는 용어는 이온전극법의 일반적인 장치 구성 요소에 해당하지 않는 명칭이므로, 3번 보기가 옳지 않은 설명입니다.
이온전극법 장치는 측정계·전극계(이온전극+비교전극)로 구성 — '감응계'는 실재하지 않는 용어다.
이온전극법에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 이온전극법의 원리와 장치 구성에 대한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 이온전극법은 양이온과 음이온의 분석에 이용되며, 전위차계, 이온전극, 비교전극, 시료용기, 자기교반기가 기본 구성이다.
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