[자연과학] 수질화학 및 실험 - ph[용액속의 수소 이온의 농도]측정, 산.염기성 판단, 물의 특성

[수질화학 및 실험]
Title
- pH(용액속의 수소 이온의 농도) 측정
- 산성·염기성 판단, 물의 특성
Object
- pH는 수질화학과실험 과목에 있어서 가장 기초가 되는 분야로써 pH의 기초에 해당하는 부분에 대하여 학습하고, 시료를 만들고 채취하여 직접 실험함으로써 보다 전문적이게 학습을 하는 것에 목표를 둔다.
- 천연시료와 인공시료의 pH 측정법을 알고 각각의 pH값을 구하여 비교한다.
Theory

1) pH는 용액의 산성도를 가늠하는 척도로서 수소이온농도의 역수에 상용로그를 취한 값이다. 또는 수소이온농도의 상용로그 값에 마이너스를 붙여서 구할 수도 있다.pH 〓 log10(1/[H+])〓 -log10[H+]일반적으로 용액의 수소이온농도는 매우 작은 값이기 때문에 다루기가 불편하다. 따라서 pH라는 지수를 도입해 간단한 숫자로 용액의 산성도를 나타낸다. pH시험지나 pH meter를 이용해 간단하게 측정할 수 있다. pH와 산성, 염기성의 관계물은 자동이온화과정을 통해 1.0×10-7M(몰농도)의 수소이온과 1.0×10-7M의 수산화이온을 만든다. 그래서 중성인 물의 pH는 -log10(1.0×10-7) 〓 7 이다. 용액 속에 수소이온이 많을수록 작은 값의 pH를 갖고, 수소이온이 적을수록 큰 pH값을 갖는다. 순수한 물의 pH인 7을 기준으로 pH 값이 7보다 작은 용액은 산성용액, 7보다 큰 용액을 염기성용액이라 한다.산성용액의 pH 구하기2L의 물에 0.02몰의 HCl(염화수소)을 녹인 용액의 pH를 구해보자. 이 용액의 농도는 0.02몰/2L 〓 0.01몰/L 〓 0.01M(몰농도)이다. HCl은 물에 녹아 거의 100% 이온화하므로 0.01M의 HCl이 0.01M의 수소이온(H+)과 0.01M의 염화이온(Cl-)을 만든다. 따라서 HCl수용액의 수소이온농도 [H+]는 1.0×10-2M이 된다. 따라서 이 용액의 pH는 pH 〓 -log10[H+] 〓 -log10(1.0×10-2) 〓 2가 된다. 이 용액은 순수한 물이 가진 것보다 105배 많은 수소이온을 가지고 있는 강한 산성용액이다.좀더 정확하게 말하면, HCl수용액 속에는 HCl의 이온화에 의해 만들어진 0.01M의 수소이온 H+와 물의 자동이온화에 의해 만들어진 1.0 × 10-7M의 수소이온 H+가 모두 존재한다. 따라서 총 0.xxx0001M의 수소이온이 존재하게 된다. 그러나 물의 자동이온화에 의해 만들어진 수소이온이 HCl의 이온화에 의해 만들어진 수소이온에 비해 그 수가 매우 작기 때문에 pH를 결정하는 데에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서 강한 산성용액의 pH를 계산할 때는 물의 자동이온화에 의해 만들어진 수소이온을 고려하지 않아도 된다.[일상생활에서 볼 수 있는 용액들의 pH 값]

…

1.0~3.0

2.4~3.4