Ph 측정 실험 보고서 | 전위차 Ph 측정 원리 | 엔드레스하우저 55 개의 자세한 답변

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pH 측정 실험 보고서 – 백과사진첩

실험 이론. pH(power of hydrogen, puissance d’hydrogene)는 용액에 존재하는 수소 이온 H+의 농도이다. 수소 이온은 반응성이 매우 커서 홀로 …

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Date Published: 11/10/2022

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애플레포트 [자연과학] [실험보고서] pH 측정기타실험결과

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Date Published: 5/29/2022

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PH 실험시 필요한 예비 보고서 – StuDocu

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Date Published: 9/19/2022

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PH측정 실험보고서 – 레포트월드

PH측정 실험보고서 1. 실험제목 PH의 측정2. 실험목적 ① PH가 부유 선별에 미치는 영향 조사한다.② 광액의 PH 개념을 인식하고 PH 측정법을 익힌.

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[자연과학]experiment(실험)보고서 – pH미터를 이용한 전위차 측정

[자연과학]experiment(실험)보고서 – pH미터를 이용한 전위차 측정 실험결과/기타 1. 실 험 제 목 pH미터를 이용한 전위차 측정(測定) 2. 실 험 일 시 3. 실 험 목 적

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Date Published: 4/11/2021

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실험보고서 – pH미터를 이용한 전위차 측정 – 자연/공학 – 레포트샵

3. 실 험 목 적 유리 전극 pH미터로 수용액의 pH를 측정하는 실험을 통하여 pH미터의 원리를 알아보고 약한 산 용액의 pH를 측정하여 산의 이온화 상수를 결정해 본다4 …

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Source: www.reportshop.co.kr

Date Published: 4/8/2022

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[size : 3,629 Kbyte] 1. 실험 제목– pH 측정

2. 실험 목적

– 지시약의 변색원리를 이해하고, 이를 이용하여 미지용액의 pH를 측정한다.

3. 이 론

1. 수소 이온 농도

1.1 물의 자동 이온화

순수한 물은 전기를 통하지 않는다. 그러나 감도가 극히 좋은 기구를 사용하면 순수한 물도 약간의 전기 전도도를 가진다. 또한 아래 식에서 보는 바와 같이 물은 산 또는 염기로 작용하는 양쪽성 물질이다

산 염기

질량 보존의 법칙에 의하여 물의 편형 상수식은 다음과 같이 쓸 수 있다.

물이 전리한다고 해도 극히 일부만 전리하므로 물의 농도는 거의 일정하다. 따라서 에서 을 새로운 상수 로 쓰면 다음과 같이 쓸 수 있다.

이 식에서 KW를 물의 이온곱 상수라고 하며, 값은 온도에 따라 약간 다른 값을 가진다. 실험에 의하면 물은 25℃에서 약 18×10??% 가량 전리한다. 즉 ==1.0×10??mol/L일 때, 이 반응은 평형에 도달하게 되고 이때의 평형 상수 는 아래와 같이 계산될 수 있다.

1.2 수소 이온 농도

① 강산의 수소 이온 농도

물에 0.1M 을 녹여 1L용액을 만들었을 때, 아래의 반응식에 의하여 수소 이온 농도(농도와 같은 의미)가 변화되고

또한 물은 자동 이온화에 의하여

로 이온화되므로 의 농도는 과 자동 이온화의 합이 될 것이다. 그러나, 르샤틀리에의 평형 이동의 원리에 의하여 에서 생긴 가 존재할 때에는 물의 자동 이온화는 역반응이 일어나 자동 이온화에서 생긴 와 는 무시한 수 있다. 따라서, 0.1M 에서는 완전히 전리한다고 생각하므로 의 농도도 0.1M이 된다.

0.1M = 0.10M

0.2M = 0.20M

같은 용액에서는 의 농도를 값으로부터 쉽게 구할 수 있다.

② 강염기의 수소 이온 농도

강염기 용액에서도 강산에서와 같은 논리로…(생략)

생각한다. 예를 들면, 0.10M 용액에서는 물의 자동 이온화에 의해 생긴 의 농도가 10??M보다 작아지므로 무시하고, 가 완전 전리한다고 생각하여 의 농도는 0.10M이며, 이 때 의 농도는 다음과 같다.

이 의 농도는 0.10M 용액에서 물의 자동 이온화에서 생긴 의 농도와 같다.

③ 약산·염기의 수소 이온 농도

약산이나 약염기는 수용액 중에서 대부분은 분자 상태로 존재하고, 극히 일부만 이온화된다. 이들 용액 중의 나 또는 의 농도의 계산은 간단하지 않으며 이를 이온화도(전리도)로 생각하여야 한다. 농도가 M mol/L인 임의의 산 HA의 용액에서 이온화도를 a라고 하면 다음과 같은 관계가 성립한다.

처음 농도 : M 0 0

이온화된 농도 : -Ma +Ma +Ma

평형 농도 : M(1-a) Ma Ma

약산에서는 1-a≒1이므로 이다. 이 때 생긴 의 농도는 다음과 같다.

약 염기를 B라 하면 이 염기 B의 농도가 M mol/L이고 이온화도를 α라고 할 때,

에서도 마찬가지로 농도를 구할 수 있다.

④ 용액의 성질과 수소 이온 농도

의 관계가 물에서만 성립하는 것이 아니고 산이나 염기의 어느 수용액에서도 성립된다. 즉, 순수한 물이 자동 이온화에 의하여

로 평형을 이루고 있을 때, 산이나 염기를 넣으면 평형 이동에 의하여 농도나 의 농도가 변화해도 의 값은 변하지 않는다. EK라서, 용액의 액성과 및 의 농도 사이의 관계는 25℃에서 이므로 다음의 관계가 성립한다. 용액의 액성과 ,의 관계를 그림 9.1에 나타내었다.

산성 용액 :

중성 용액 :

염기성 용액 :

2. pH(수소 이온 지수)

수용액에서 산성, 중성, 알칼리성을 나타내는 데 를 사용하나, 이것은 넓은 수치 사이에서 변화하므로 mol/L 단위로 표시하는 대신에 수소 이온 지수를 나타낸다. 수소 이온 농도의 역수의 상용 대수를 사용하여 수소 이온 농도를 나타낸 값을 pH라는 부호로 표시하고, 이것을 수소 이온 농도 지수라 한다. 즉 일 때 지수 n은 pH를 의미한다.

이것은 덴마크의 쇠렌센이 1909년에 만든 수치로서, 산·염기 및 그의 세기를 나타내는 척도로 사용하게 되었다. 따라서 인 물에서는 이므로, pH는 7이다.

3. pH meter

pH meter는 전극을 사용하는 전기적 pH 측정 장치로써 pH 전역에 걸쳐서 측정할수 있으며, 산화성 및 환원성의 물질이나 비수용액뿐만 아니라 착색된 용액의 pH도 측정할 수 있다. pH meter에 의한 전기적 측정법은 용액 속에 담근 지시 전극과 기준 전극 사이의 전위차 측정에 의하여 pH를 결정하는 방법이다. 지시전극의 특징은 용액의 pH변화에 비례하여 전위가 변한다는 점인데, 이에는 퀀히드린 전극, 안티몬 전극, 유리 전극 등이 있으나 일반적인 측정에는 유리 전극이 많이 쓰인다. 표준이 되는 기준 전극은 수소 전극이지만 사용하기가 불편하므로 유리전극의 내부 전극과 같은 종류, 같은 조성을 가진 포화 칼로멜 전극이 쓰이며, 특징은 용액의 pH에 따라 일정한 전극 전위를 나타낸다.

표준 수소 전극의 기전력은 Nernst 방정식으로부터 계산하면 25℃에서 이다. 그러므로 다음과 같이 된다.

실제로 수소 전극 대신에 다른 기준 전극을 TMaus [H는 다음 식으로 주어진다.

즉, pH 측정은 기준 전극과 지시 전극을 화학적으로 연결하여 전지를 꾸며서 두 전극 사이의 기전력을 구하면 된다. 현재 시판되고 있는 pH meter는 바늘의 눈금이 pH단위로 표시되어 있으므로 용액의 pH는 pH meter로 직접 읽을 수 있다.

지시약

메틸오렌지

트로페올린O·O

알리자린옐로우

인디코카아민

pH범위

pH3.1~4.4

1.3~3.2

10.0~12.0

11.4~13.0

색변화

붉은색->노란색

붉은색->노란색

황색->적색

청색->황색

?눈금 실린더

?눈금 피펫

?시험관

?시험관대

?유리전극

?온도계

?알코올램프

?스포이드

?비커

?아세트산

?씻기병

?pH미터

?진한 암모니아수

?0.1M 염산

?0.1M 수산화나트륨

?붕산나트륨

?옥살산삼수소칼륨

?리트머스

?인산이수소칼륨

?프탈산수소칼륨

?탄산수소나트륨

?탄산나트륨

?트로페올린O·O (0.1g/100ml 물)

?pH 시험지 세트(또는 변색 pH 시험지)

?알리자린옐로우 R(0.1g/100mL물)

?인디코카아민(0.25g/50% 에틸알코올 100mL)

4. 실험 시약 및 기구

5. 실험 방법

1)예비 실험

눈금피펫으로 아세트산과 진한 암모니아수를 2mL씩 2개의 비커에 각각 따로 취해넣고 증류수를 아세트산에는 30mL, 암모니아수에는 26mL씩 가하여 각각 1M-초산과 암모니아수를 준비한다. 눈금피펫으로 1M 초산과 암모니아수를 4:1, 3:2, 2.8:2.2, 2.6:2.4, 2.5:2.5, 2.4:2.6, 2.2:2.28, 2:3, 1:4의 비율로 각각 9개의 시험관에 취해 넣고 잘 흔든 다음 리트머스액을 한 방울씩 떨어뜨려 생긴 색깔을 관찰한다.

2)지시약에 의한 pH 측정

? 산성 표준액

0.1M 염산 약 5mL를 깨끗한 시험관에 취하여 10M임을 표시하고 따로 0.5mL를 시험관에 취하여 증류 수 4.5mL를 눈금피펫으로 재어 넣고 잘 섞은 다음 10M임을 표시한다. 같은 방법으로 10M 염산을 만들고 다시 10M 염산으로 10M 염산을 만들어 각각 해당하는 농도를 표시한다.

각 표준 용액을 깨끗한 시험관에 반씩 나누어 넣어서 표준 용액 두 벌을 준비하고 각 농도를 표시한다. 한 벌의 표준 용액에는 트로페올린 O·O 지시약을, 다른 한 벌에는 메틸오렌지 지시약을 각각 한 방울씩 잘 섞은 다음 색깔을 관찰한다.

? 염기성 표준액

0.1M 염산 대신에 0.1M 수산화나트륨을 써서 실험 ?과 같은 방법으로 10,10,10,10M 수산화 나트륨 용액을 만들어 각각의 농도를 표시한다. 한 벌의 표준 용액에는 인디고카아민 지시약을, 다른 한 벌 에는 알리자린옐로우 R 지시약을 각각 한 방울씩 가하여 각 농도에 대하여 색깔을 관찰한다. 실험 ?과 ?에서 실험에 사용한 착색된 표준 용액들은 다음 실험을 위하여 보관한다.

? 미지 시료 용액

실험 조교로부터 미지 시료 용액을 시험관에 받아 그 일부를 다른 시험관에 취하여 리트머스액 한 방울을 가하여 산성(붉은색)인지 또는 염기성(푸른색)인지 예비 조사한다. 2개의 시험관에 미지시료 용액을 약 2mL씩 나누어 넣은 다음 산성 용액이면 하나의 시험관에는 트로페올린 지시약을, 다른 시험관에는 메틸오 렌지 지시약을 한 방울씩 가한다. 만일 염기성 용액이면 인디고카아민과 알리자린옐로우 R 지시약을 한 방 울씩 가하여 나타난 색깔을 실험 ?과 ?에서만든 표준색깔과 비교하여 미지시료 용액의 pH를 결정하고 남 은 미지 시료 용액은 다음 실험을 위하여 보관해 둔다.

3) pH 시험지에 의한 pH 측정

pH 시험지는 pH 지시약을 여과지에 흡수시킨 것으로 지시약과 같이 용액의 pH에 따라 변색한다. 용액을 pH 시험지에 한 방울 떨어뜨리거나, 용액 속에 시험지의 끝을 담그고 변색한 색깔의 중앙부의 색깔과 표준 변색표의 색깔을 비교하여 pH를 결정한다. 실제로 측정하는 데는 용액의 pH가 변색 범위에 들어가도록 몇 종류의 시험지로 실시한다. pH 시험지 세트가 준비되지 않았으면 변색 pH 시험지로 대용하여 다음 실험을 한다. 쉽게 구할 수 있는 야채나 과일 또는 청량 음료수, 밭이나 논의 흙들에 대하여 pH 시험지로 pH를 결정한다. 검체가 흙일 경우에는 약 1g을 시험관에 넣고 약 5mL의 증류수와 함께 흔든 다음 위의 맑은 용 액에 대하여 실험한다.

4) pH meter에 의한 pH 측정

pH meter는 보통 유리 전극과 기준 전극(또는 이들 두 전극을 하나로 만든 복합전극)으로 된 검출부와 검출된 전위차를 나타내는 지시부로 구성되며, 검출부에는 필요에 따라 온도 보정용 검지부 그리고 지시부 에는 비대칭 전위 보정용 조절기 및 온도 보정용 또는 감도 조정용 조절기가 있다. 현재 시판되고 있는 pH meter에는 여러 종류가 있으므로 pH 측정법은 각 장치의 지시에 따르게 되나, 다음에 흔히 일반적으 로 사용되는 유리전극 pH meter에 대하여 사용법의 일례를 든다.

? 측정 준비

pH meter의 사용 설명서를 잘 읽는다. 설명서에 따라 사용하기 전에 전원을 연결하고 전극을 증류수로 여러 번 씻고 여과종이로 물기를 없앤다.

? pH meter의 조정

유리 전극 pH meter는 하루에 한 번 이상 비대칭전위와 감도를 보정하기 위하여 두 가지의 pH 표준 용액 표 9.1로 조정하여야 한다. 측정 준비가 끝나고 meter의 바늘이 서면 영점 조절 다이얼로 바늘을 pH에 맞춘다. 깨끗한 비커에 인산염 표준 용액 50mL를 취하여 전극을 끝을 담가(이때 전극의 끝이 비 커의 바닥에 닿지 않도록 주의한다) 온도 조절기가 있는 장치는 조절기의 눈금을 표준 용액의 온도에 맞추고 측정 스위치를 넣은 다음 pH meter의 지시가 표9.1에 나타낸 값과 일치하도록 비대칭 전위 조 정 다이얼을 조정한다. 측정용 스위치를 껏다가 다시 넣어 pH 값의 재현성을 확인한다.

온도

(℃)

표 준 용 액

옥살산염

프탈산염

인산염

붕산염

탄산염

0

1.67

4.01

6.98

9.46

10.32

5

1.67

4.01

6.95

9.36

10.25

10

1.67

4.00

6.92

9.33

10.18

15

1.67

4.00

6.90

9.27

10.12

20

1.68

4.00

6.88

9.22

10.17

25

1.68

4.01

6.86

9.18

10.2

30

1.69

4.01

6.85

9.14

9.97

35

1.69

4.02

6.84

9.10

9.93

40

1.70

4.03

6.84

9.07

45

1.70

4.04

6.83

9.04

50

1.71

4.06

6.83

9.01

55

1.72

4.8

6.84

8.99

60

1.73

4.10

6.84

8.96

70

1.74

4.12

6.85

8.93

80

1.77

4.16

6.86

8.89

90

1.80

4.20

6.88

8.85

95

1.81

4.23

6.89

8.83

표 9.1 표준 용액의 각 온도에 대한 pH

다시 측정용 스위치를 끄고 비커에 올려서 증류수로 여러 번 깨끗이 씻은 다음 거름종이로 물기를 닦은 후 측정하고자 하는 용액의 pH에 따라 다음 조작을 계속한다. 측정하고자 하는 용액의 pH가 7인 경우 에는 전극을 프탈산염 표준 용액에 담가 측정스위치를 넣고 간이형 pH meter로 표 9.1의 값과 ±0.1 이내로 일치하는가를 조사하고, 만일 일치하지 아니할 때에는 표 9.1의 값과 일치되도록 감도 조절 다 이얼을 돌려서 맞춘다. 측정하고자 하는 용액의 pH가 7이상인 경우에는 붕산염 표준 용액에, pH가 2이 하인 경우에는 옥살산염 표준 용액에, pH가 10 이상인 경우에는 탄산염 표준 용액에 각각 전극을 담가 위의 조작에 따라 처리한다. pH 11 이상의 측정에는 탄산염을 포함하지 않은 0.1M 수산화나트륨 용액 및 25℃에서 포화수산화칼슘을 표준 용액으로 사용하는데 이 수용액의 각 온도에서의 pH는 표 9.2와 같다.

온도

0.1M 수산화나트륨 용액

포화 수산화칼슘 용액

0

13.8

13.43

5

13.6

13.21

10

13.4

13.00

15

13.2

12.81

20

13.1

12.63

25

12.9

12.45

30

12.7

12.30

35

12.6

12.14

40

12.4

11.99

45

12.3

11.84

50

12.2

11.70

55

12.0

11.58

60

11.9

11.45

? pH 측정

pH meter의 조정이 끝난 다음에 곧 다음 순서에 따라 용액의 pH를 츠겆ㅇ한다. 전극을 들어올려 끝을 깨끗이 증류수로 씻고 거름종이로 물기를 닦은 다음 다시 전극을 용액에 담가 조심스럽게 용액을 흔든 다. 측정 스위치를 넣고 바늘이 안정되면 pH 값을 읽는다. 세 번 측정한 값이 ±0.1 이내의 범위에서 일치되도록 한 다음 그 값을 평균하여 용액의 pH를 결정한다. pH 11 이상을 측정할 때에는 보통의 유리 전극은 알칼리 오차가 생겨서 측정값이 낮은 값을 나타내기 쉽다. 측정하고자 하는 용액과 다른 온도에 있는 표준 용액으로 조정한 경우, 온도보정 다이얼의 눈금을 측정하고자 하는 용액의 온도에 맞춘다. 또는 자동온도 보정용 감온부를 측정하고자 하는 용액에 담가 측정한다.

측정이 끝나면 전원 스위치를 그고 전극의 끝을 증류수로 깨끗이 씻은 다음 유리전극은 증류수 속에, 기준 전극은 적당한 농도의 염화칼륨 용액 속에 끝을 담가 보관한다.

? 미지 시료 용액

실험 2)의 ?의 미지시료 용액의 pH 값을 유리 전극 pH 미터로 측정하고, 지시약으로 특정한 값과 비교한다. 또한 수돗물과 증류수에 대하여도 측정해 본다. 될 수 있으면 곧 증류한 증류수와 유리병에 며칠 경과한 증류수의 pH 및 이들을 각각 비커에 넣고 약 10분 동안 끓인 다음 실온까지 식힌 증류수의 pH를 측정하여 서로 비교한다.

6. 결과

①. pH 시험지

사진

pH 시험지

NaOH

HCl

사진

(위쪽 5개의 시험관 : 1)메틸오렌지, 아래쪽 5개의 시험관 : 2)티몰블루)

강 약

염기

(아래쪽 5개의 시험관 : 3)인디코카아민, 위쪽의 5개의 시험관 : 알리자린엘로우)

약 강

②. 지시약

③. pH meter

결과

M 농도

1.33

2.30

2.91

3.8

5.5

염기

12.47

11.68

10.92

10.00

8.7

7. 고찰

어떻게 보면 쉬운 실험인 듯 했지만, 무려 20개의 시험관으로 각각 산 10개, 염기 10개를 나누어 3mL를 덜고 증류수를 붇고 이러한 행동을 많이 해야 하기 때문에 자칫 잘못하면 다 잘 못 될 수도 있기 때문에, 다른 실험보다 더욱 집중을 해야 했다. 하지만 실험을 다 한 후 리트머스 종이에 산과 염기를 판단하는 실험과, 산은 티몰블루와 메틸 오렌지를 이용하여, 염기는 인디코카아민과 알리자린엘로우의 지시약을 이용하여 실험 할 때, 우리가 의도한 것대로 색이 잘 나와서 뿌듯하였다. 이번 실험으로 pH meter기의 조작법을 알게 되었고, 하지만 pH 측정기로 측정할 때 값이 바뀌어서 측정하기 힘들었다. pH meter기를 한 개를 가지고만 실험을 하다 보니 바로 직전 측정했던 시약이 기계에 남아있어 정확한 pH의 값이 안 나온 것 같다.

8. 위험시약(HCl 등)을 다룰 때의 주의 사항

– 시약을 이동할 때에는 시약병을 한 손으로는 바치고 다른 한 손으로는 시약병의 몸통을 잡고 이동한다.

-시약의 냄새를 맡고자 할 때에는 얼굴을 향하여 손으로 부채질하여 냄새를 맡는다.

-독성이 있거나 냄새가 심한 기체가 발생할 때에는 반드시 후드에서 실험해야 한다.

-대부분의 시약은 유독하므로 맛을 보아서는 안된다.

-시약은 반드시 시약병의 표지를 확인한 후 사용하도록 한다.

-진한 산을 묽힐 때에는 물을 천천히 저으면서 산을 조금씩 가한다. 단, 물을 산에 부으면 안된다.

-공해 물질은 반드시 회수통을 이용하여 모두 회수하며, 싱크대와 쓰레기통에 버려서는 안된다.

각주)—————–

산염기 지시약이며 pH 3이하에서 적, 4.4 이상에서 황색을 나타냄

산염기 지시약이다. pH 1.0~2.0에서 빨강, pH 2.6~8.0에서 노랑, pH 9.6이상에서 파랑이다.

인디고를 설폰화하여 얻는 파란색 산성 염료. 분석용 시약으로도 쓰인다.

각주)—————–

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[자연과학]experiment(실험)보고서 – pH미터를 이용한 전위차 측정실험결과/기타1. 실 험 제 목pH미터를 이용한 전위차 측정(測定)2. 실 험 일 시3. 실 험 목 적유리 전극 pH미터로 수용액의 pH를 측정(測定) 하는 실험을 통하여 pH미터의 원리를 알아보고, 약한 산용액의 pH를 측정(測定) 하여 산의 이온화 상수를 결정해 본다4. 이 론 적 배 경pH는 수소이온 농도로서 pH1에서 pH14까지 있다아 이 수치는 수소 이온 농도의 -log값이다. 표준이 되는 기준 전극은 수소 전극이지만 사용하기가 불편하므로 유리 전극의 내부 전극과 같은 종류 같은 조성을 가진 포화 카로멜 전극이 쓰이는데 이것은 용액 pH에 관계없이 일정한 전위 전극을 나타내는 특성(特性)이 있다아?? 표준 수소 전극의 기전력계산하면 25℃에서E 〓 0.0591이다이식을 pH에 대해 다시쓰면pH 〓 log 〓수소 전극을 …(skip)[자연과학]experiment(실험)보고서 – pH미터를 이용한 전위차 측정[자연과학]실험보고서,-,pH미터를,이용한,전위차,측정,기타,실험결과[자연과학]실험보고서 – pH미터를 이용한 전위차 측정 , [자연과학]실험보고서 – pH미터를 이용한 전위차 측정기타실험결과 , [자연과학]실험보고서 – pH미터를 이용한 전위차 측정다. 즉 pH는 r간단하게는 pH마다 변색 색도가 다른 pH 시험지를 통하여 알아 볼 수 있다 그리고 일정 pH에서색상을 달리하는 여러 가지 지시약을 통하여서도 알아 볼 수있다아 그러나 pH시험지는 간이적인 방법이고 지시약은 주로 적정에서 사용한다. 지시전극의 특성(特性)은 pH의 變化에 비례하여 전위차가 변한다는 것인데 이에는 수소전극 퀸히드론 전극 안티몬 전극 유리 전극 등이 있으나 일반적인 측정(測定) 에는 유리 전극이 많이 쓰인다. 가장 적절한 것은 전극을 사용하는 전기적 pH 측정(測定) 장치인 pH미터로 가장 간단하고 신속하게 pH전역을 측정(測定) 할 수 있고 산화성 및 환원성의 물질이나 비수용적 뿐만 아니라 착색된 용액의 pH도 측정(測定) 할 수 있다아*pH 미터기*pH미터는 전극을 사용하는 전기적 pH장치로서 pH전 범위에 걸쳐서 측정(測定) 할 수 있으며 산화성 및 환원성의 물질이나 비수용액 뿐만 아니라 착색된 용액의 pH도 측정(測定) 할 수 있다아 pH미터에 의한 전기적 측정(測定) 법은 용액속에 담근 지시전극과 기준 전극사이의 전위차를 측정(測定) pH를 결정하는 방법이다.

실험보고서 – pH미터를 이용한 전위차 측정

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