개념 한 쪽
이온크로마토그래피(IC)는 물속에 녹아 있는 이온을 분리·검출하여 주로 음이온의 정성·정량을 수행하는 분석법이다. 수중 불소, 염소, 질산염 등 음이온 분석에 널리 쓰이며 전도도 검출기가 주로 이용된다는 점을 중심으로 다룬다.
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출제기준 단원 「IC 분석」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 방해물질 판단 | 1 | 메틸렌 블루우법에서 간섭을 주는 물질과 거리가 먼 것을 가림 |
| 이온전극 특성 판단 | 1 | 이온전극의 온도 계수 등 특성 수치의 부적절성을 가려냄 |
| 이온전극 측정범위 | 1 | 이온전극으로 측정 가능한 농도 범위를 묻고 적절한 범위를 선택함 |
이온크로마토그래피(IC)는 이동상과 정지상 사이의 상호작용을 이용하여 용액 중 이온을 컬럼에서 분리하는 방법이다. 분리된 이온은 검출기로 전달되어 신호를 발생하며, 수중의 불소나 염소, 질산 등 음이온의 정성·정량에 특히 적합하므로 수질분석에서 중요한 역할을 한다.
IC 장치의 기본 구성은 시료 주입부와 펌프, 분리용 컬럼, 검출기 및 데이터 기록부로 이루어지며, 검출기에는 주로 전도도 검출기가 사용된다는 점을 기억한다. 시료 주입량은 기기와 조건에 따라 달라지므로 특정 값으로 고정할 수 없음을 유의한다.
IC는 음이온 분석에 강점이 있으므로 분석 대상이 음이온인지 여부를 먼저 판단하면 장비 선택이 쉬워진다. 다른 기법과의 비교에서는 분석 대상(금속·유기물·이온)에 따라 적절한 기법을 고르는 것이 핵심이며, IC는 음이온 계열의 분리·검출에 특화되어 있다는 점을 기준으로 삼는다.
분석 시에는 방해물질과 검출 원리도 함께 고려한다. 예를 들어 이온전극법이나 메틸렌 블루우법 등 다른 기법은 대상 이온과 간섭물질이 서로 다르므로, 분석 전 시료 특성에 맞춰 적합한 방법을 선택해야 한다.
IC 관련 문제는 'IC가 어떤 이온에 주로 쓰이는가'라는 용도 중심의 문항으로 출제될 가능성이 크다. 예컨대 수중 불소나 질산의 정량을 묻는 선지가 있을 때 IC(전도도 검출기 포함)가 적절한 선택이므로 이를 기준으로 정답을 고르면 된다. 시료 주입량처럼 기기 조건이 문제로 제시되면 범위가 기기별로 달라질 수 있음을 근거로 특정 고정값을 정답으로 보기 어렵다고 판단한다.
메틸렌 블루우법으로 음이온 계면 활성제를 정량분석하려고 한다. 측정에 방해를 주는 물질과 가장 거리가 먼 것은?
정답 ③ · 문제는 메틸렌 블루우법으로 음이온 계면활성제 정량 시 방해가 덜한 물질을 찾는 것이다. 메틸렌 블루우법은 음이온과 착염을 형성하는 물질들에 의해 간섭을 받으므로 음이온성의 강한 간섭원(예: 시안화물, 티오시안산)이 문제된다.
메틸렌블루우법은 음이온 계면활성제와 반응하므로, 음이온이 아닌 질산염과 인산염은 방해 물질에서 가장 거리가 멀다.
이온전극법의 특징으로 알맞지 않는 것은?
정답 ③ · 이온전극법에서 전위구배(Potential Gradient)는 네른스트(Nernst) 식에 의해 결정되며, 이론적으로 온도가 1도 상승할 때 1가 이온은 약 0.2mV, 2가 이온은 약 0.1mV 변화합니다. 보기 3번에서 '1가이온이 약 1mV, 2가이온이 약 2mV 변화한다'고 하였으나 이는 실제 전위구배 변화량과 다릅니다.
이온전극법에서 온도가 1도 상승할 때 전위구배는 1가 이온 약 0.2mV, 2가 이온 약 0.1mV 변화한다.
비교전극과 이온전극간의 전위차를 이용한 정량방법으로 이온 전극법이 이용된다. 이온 농도의 일반적 측정범위는 얼마인가?
정답 ① · 이온 전극법은 비교전극과 이온 선택성 전극 간의 전위차를 측정하여 특정 이온의 농도를 정량하는 방법입니다. 이 방법은 감도와 직진성이 유지되는 넓은 범위에서 측정이 가능한데, 일반적으로 측정 가능한 이온 농도의 범위는 10^-1 mol/L에서부터 10^-7 mol/L 정도까지로 알려져 있습니다.
이온 선택성 전극은 네른스트 식에 따라 전위가 변화하며, 일반적으로 10^-1에서 10^-7 mol/L 범위에서 선형적인 응답을 보인다.
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