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덕현 종
6 years ago
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1 Copper(II) 전극설명서

2 목 차 Introduction 기본장치... 2 준비용액... 2 전극의준비과정및보관방법 측정시유의사항 전극의준비... 3 전극의보관방법... 3 측정시유의사항... 3 시료의조건... 3 전극의특성 측정방법 전극이론 문제해결방법 측정단위... 3 재현성... 4 전극의작동에영향을주는요소... 4 방해물질... 4 온도의영향... 4 ph 효과... 5 침전및착물형성... 5 검출한계... 6 전극의감응... 6 전극의기울기확인... 6 ph/mv meter 이용... 6 Ion meter 이용... 7 Cupric 이온의직접측정... 7 ph/mv meter 이용... 7 Ion meter 이용... 8 ph/mv meter를이용한낮은농도의 cupric 측정... 9 Ion meter를이용한낮은농도의 cupric 측정 적정 Cupric Ion 의적정 전극의작동 발생문제에따른문제해결방법 Cupric 전극의기본적인특성

3 phoenix Cupric Ion Electrode는수용액에서 cupric 이온을빠르고, 간단하며정확히경제적으 로측정하는데이용된다. 1. ph/mv meter 혹은이온 meter 2. Semi-logarithmic 4-cycle graph 종이 : Meter를 mv mode로사용할시에는보정곡선을 그릴수있는종이필요 3. 자석교반기 (magnetic stirrer) & 교반기용자석막대기 (magnetic stirr bar) 4. phoenix Cupric Ion Electrode, Cat. No. CU01501 ( 기준전극필요), 혹은 phoenix Cupric Ion Combination Electrode, Cat. No. CU phoenix Double Junction Reference Electrode, Cat. No 혹은 , 외부 junction의 phoenix Reference Filling Solution, Cat. No. R001015, 6. phoenix Polishing Paper 혹은보석상에서사용하는물감 오염되거나부식된전극의 membrane을닦기위해서필요 1. 용액준비를위한증류수 2. phoenix Ionic Strength Adjuster(ISA), 5M NaNO 3, Cat. No. CU0IS01. 제조방법 : 100 ml volumetric flask에반정도증류수를채우고용액을서서히저어주면서 NaNO g 을첨가한다. 플라스크를흔들어고체를용해시키고플라스크의 표시부분까지증류수를채워뚜껑을덮은후플라스크를위아래로여러번흔들 어용액을섞어준다. 시료와표준용액 100 ml에 ISA 2 ml를각각첨가한다. 3. phoenix Cupric Nitrate Standard Solution, 0.1M Cat. No. CU0AS01. 제조방법 : 1L volumetric flask에증류수를반정도채우고 Cu(NO 3) 2 3H2O g을넣어 플라스크를흔들어서녹인다. 플라스크의표시부분까지증류수를채우고뚜껑을 덮어플라스크를위아래로여러번흔들어서용액을섞어준다. 4. phoenix Cupric Nitrate Standard Solution, 1000 ppm Cat. No. CU0AS02. 제조방법 : Cu(NO 3) 2 3H2O 3.80 g 을사용하여위(3) 과동일한방법으로제조한다. 5. EDTA titrant (1M) 제조방법 : 100 ml volumetric flask에증류수를 1/3 정도채우고 Na2EDTA 2H2O 37.2 g을넣어플라스크를흔들어고체를녹인다. 플라스크의표시부분까지증류수를채 우고플라스크의뚜껑을덮어아래로여러번흔들어서용액을섞어준다. Ionic Strength Adjuster(ISA) 를사용하는이유; 측정된전위에해당하는농도는이온의농도가아니라이온의활동도이다. 활동도와농도는활동도계수에의해관련된다. 전극이론을참고한다. 또한활동도계수는이온세기에의존하므로전체이온세기를일정하면서높은값으로유지하기 위해서 ISA 를첨가한다. 따라서 ISA는보통농도가크며이를첨가함으로써전체이온세기는 0.1M 정도로맞춰진다. ISA는이러한역할이외에도 ph 를맞춰주거나다른방해물질들을약간제거하기도한다

4 Cupric combination ion 전극이나기준전극의끝부분에덮여있는고무뚜껑과 fill hole을덮고 있는고무밴드를뺀다. 기준전극이나 combination 전극의 fill hole 바로아랫부분까지 filling solution 을채운다( 막힌전극을사용할경우에이과정을생략). Meter 에전극을연결한다. CU01501은깨끗이세척하여건조시켜 protective cap 을끼워보관한다. 전극을짧은시간동안 보관할경우기준전극과 CU01502 combination 전극은염다리로채워진용액이나증류수에보 관한다. 기준전극의 cell 은건조되거나결정이형성되지않도록주의한다. 오랜시간보관할경우 에는기준전극을세척한후건조시켜보관한다. 1. 모든시료와표준용액은같은온도, 즉실온으로유지되어야정확한측정을할수있다. 2. 정확한측정을위해서일정한속도로저어준다. 자석교반기는용액의온도를변화시키기에 충분한열을발생시키므로비이커와교반기사이에스티로폼같은절연체를넣어이러한영향 을제거한다. 3. 증류수로전극을항상깨끗이닦아서건조시킨다. 오염을방지하기위해깨끗하고건조된종 이를사용한다. 4. 전극의 membrane 이매우민감하기때문에같은조건하에서표준화하고시료를측정해야한다. 5. 시료의이온세기가높다면시료와비슷한조성의표준용액을준비한다. 6. 전극이느리게감응하는이유는 membrane 에침전물이부착되어있기때문이다. 이러한경우 는 polishing paper 나보석상에서사용하는물감을사용하여제거한다. Polishing paper를사 용하는경우에, 종이를길고가느다랗게자른다. Polishing paper의중앙에증류수를몇방울 떨어뜨리고전극을종이에수직이되도록잡는다. 전극을돌려가면서전극의끝부분을닦는다. 보석상에서사용하는물감을이용할경우, 면헝겊에물감을약간덜어놓고증류수 1방울을떨 어뜨려파우더를적신다. Polishing paper를사용할경우와같은방법으로전극의끝부분을닦 는다. 전극을세척하여건조시킨다. 전극을사용하기전 5 분동안표준용액에전극을넣어둔다. 무기물질의수용액은 epoxy나 glass body 전극에영향을주지않는다. Methanol, benzene, 그리 고 aceton 을포함하는용액도자주측정하지않을경우측정이가능하다. 표준용액과시료의온도는같아야한다. 온도에서 1 차이가날경우기울기에서약 4% 오차가 발생된다. Cupric hydroxide, Cu(OH) 2 의침전을막기위해서시료의 맞춘다. ph를 1M HNO 3 를사용하여 ph 7 을 Cupric ion 이온은 parts/million, equivalents/liter, moles/liter, 혹은다른농도단위로측정된다

5 표 1. 농도단위변환 factors ppm Cu +2 moles/liter(m) x x x x10-4 만약전극을매시간보정한다면전극측정을 2% 까지재현할수있다. 온도의변화, 이동, 그리 고 noise 같은요소는재현성에영향을준다. 그러나재현성은전극의작동범위에해당하는농 도에무관하다. 1. 방해물질 Cupric 이온전극은음이온이나대부분의양이온에감응하지않는다. 용액에 mercury나 silver가 포함되어있을경우전극의 membrane 이오염되어전극의감응이느려진다. 만약시료에서 ferric 이온의농도가 cupric 이온농도의 1/4보다높다면측정에영향을주기때 문에시료에 sodium fluoride를첨가하여 ferric 이온을제거한다. Membrane 이침전물로코팅되었을경우, 측정시유의사항에설명된방법에따라서 polishing paper 나보석상에서사용하는물감으로처리하여이침전물을제거할수있다. 경우에따라서 chloride와 bromide 이온은전극의작동을방해한다. 시료에서 cupric 이온의농도에따라서 chloride나 bromide 이온의농도는방해작용을결정하는요인이다. 농도(moles/liter) 가다음범위를벗어날경우에전극의작동을방해한다. ( Cu +2 )( Cl -1 ) > 1.6x10-6 ( Cu +2 )( Br -1 ) > 1.3x10-12 그림 1은전극의작동을방해하는 cupric 이온과 chloride 혹은 bromide 이온의농도를표시한다. 그림 1. 전극의작동을방해하는 chloride와 bromide 이온의농도 Cl - 혹은 10-2 Br - (M) Br - Interference Cl - Interference Cu

6 2. 온도의영향 전극의전위가온도에영향을받기때문에표준용액과시료는 1 내에있어야한다. 1.0x10-3 M 에서 1 온도차로인해 4% 오차가발생된다. 전극은용해도평형영향을받으므로 기준전극의전위값은온도에따라천천히변한다. 전극의기울기는 Nernst equation에서 factor "S" 로나타내고이값은온도에따라서변화한다. 표2는온도의변화에따른이론적인기 울기값이다. 표 2. 온도에따른전극의기울기값 온도 ( ) S 전극은 0 ~ 80 의온도범위에서연속적으로사용할수있고연속측정이아닐경우에는 80 ~ 100 에서도사용할수있다. 3. ph 효과 그림 2는다양한 ph에서전극이용액의 cupric 이온과어떻게반응하는지를보여준다. 높은 ph에서 free cupric 이온은 hydroxide 이온과침전물을형성하여 cupric 이온농도가감소 된다. Cupric 이온이 hydroxide 이온의방해작용없이측정될수있는최대 ph는그림1에서왼 쪽에일직선으로그려진영역이다. 이영역에서 cupric 이온은 hydroxide 이온과결합하여 Cu(OH) 2 를형성한다. Free cupric 이온의농도만이 cupric 이온전극으로측정될수있기때문 에오차가발생한다. 그림 2. hydroxide 이온에의한(pH 에따른) cupric 이온의침전 electrode +90 potential (mv) M Cu M M 2+ Cu(OH) 2 Precipitation ph - 6 -

7 4. 침전및착물형성 Sulfide, phosphate, hydroxide, 그리고다른이온은 cupric 이온과불용성을지닌 cupric salt를 형성하여침전한다. 이러한침전물은 cupric 이온의농도, 침전된이온의농도, 그리고시료의 ph 에의존한다. Acetate, ammonia, amino acids, citrate, cyanide, 그리고 EDTA를포함하는여러물질들은 cupric 이온과착물을형성한다. 전체 cupric 이온의농도, 착물을형성한물질의농도, 용액의 ph, 그리고이온세기(ionic strength) 는착물형성에많은영향을준다. 전극은 free cupric 이 온에만감응하기때문에착물형성에의해 게된다. free cupric ion의농도가감소하여잘못된결과를얻 Free cupric ion을포함하는중성용액의경우 1.0x10-8 (6x10-4 ppm) 까지측정할수있다. 그렇 지만 1.0x10-5 M(0.6 ppm) 미만에서측정할경우에는시료의오염을막기위해서특별한주의가 필요하다. Cupric 이온의농도변화에따라서전극의 mv 전위를 semi-logarithmic 종이에그려 27 mv/decade 의기울기의일직선을얻는다( 그림 4 참고). 전극전위의안정성이 99% 에도달하는데필요한시간, 즉전극감응시간은 1.0x10-5 M cupric ion 농도의용액에서 1분이내이지만 10-5 M 미만에서는상당히더긴시간이소요된다( 그림 3 참 고 ). 그림 3. Cu(NO 3) 2 의농도변화에따른전극의감응 +250 electrode +225 potential (mv) ~10-3 M Cu(NO3) ~10-4 M Cu(NO3) ~10-5 M Cu(NO3) ~10-6 M Cu(NO3) ~10-7 M Cu(NO3) time (minutes) - 7 -

8 (* 측정하는동안에도용액을계속교반한다) ; 전극이올바르게작동하는지알아보기위하여기울기를확인한다. 전극의기울기는보통농도차가 1. ph/mv meter 이용 10 배인표준용액두가지를이용하여측정한다 ml비이커에증류수 100 ml와 ISA 2 ml를넣어자석교반기위에올려놓고일정한속도 로저어준다( 용액 A). Meter가 mv mode로되어있는지를확인하고전극의끝부분을용액 에넣는다. 2. 피펫을사용하여, 위의용액(A) 에 0.1M 혹은 1000 ppm cupric 표준용액 1 ml를첨가한다. Meter 의읽는값이안정되면그값(mV) 을기록한다. 3. 피펫을사용하여, 위에서사용한동일한표준용액 10 ml를위의용액(a) 에첨가한다. Meter 의읽는값이안정되면그값(mV) 을기록한다. 4. 두기록된값의차이를결정한다. 용액의온도가 20 ~ 25 라는가정하에서전극이올바 르게작동하였다면 27 2 mv 의차가얻어진다. 만약전위의변화가이영역을벗어날경 우문제해결방법을참고한다. 기울기는농도가 2. Ion meter 이용 10 배로변화할때나타나는전위의변화로정의된다 M 혹은 1000 ppm 저장용표준용액을 serial 희석방법을이용하여 10배로변화하는낮 은농도의 cupric 표준용액을두가지준비한다( 용액 A) ml비이커에위에서준비한용액(a) 중농도가낮은표준용액 100 ml와 ISA 2 ml를넣 는다. 비이커를자석교반기를이용하여일정한속도로저어주고용액에전극의끝부분을 넣는다. Meter가농도 mode 로있는지를확인한다. 3. Meter의읽는값이안정되면 meter를측정하는표준용액의농도에맞추고제조회사의설명 서에따라서 memory 하여값을고정시킨다. 4. 전극을증류수로세척하여건조시킨다 ml비이커에농도가높은표준용액 100 ml와 ISA 2 ml를넣어자석교반기로일정한속 도를유지하면서저어준후이용액에전극의끝부분을넣는다. 7. Meter를측정한표준용액의농도에맞추고이값을 memory 하여고정시킨다. Meter 제조회사의설명서에따라서전극의기울기를읽는다. 기울기가 % 이면올바른 전극의작동을나타낸다. 만약기울기가이영역내에있지않다면문제해결방법을참고한다. 이스텍의 확인한다. Ion meter를이용할경우기기설명서에적혀진보정방법을이용하여기울기를 - 8 -

9 (* 측정하는동안에도용액을계속저어준다) 직접측정에는 ph/mv meter를이용하는경우와 Ion meter 를이용하는경우두가지가있다. 시료와표준용액의이온세기는 ISA 를첨가함으로써같아진다. 시료와표준용액의온도는같아 야한다. 1. ph/mv meter 이용 M이나 1000 ppm의표준용액을 serial 희석하여 10-2 M, 10-3 M, 10-4 M, 혹은 1000, 100, 10 ppm 표준용액을준비한다. 각표준용액 100 ml에 ISA 2 ml를첨가한다 ml비이커에위에서준비한용액중가장묽게희석시킨용액(10 ml를넣고자석교반기를이용하여일정한속도로저어준다. -4 M 혹은 10 ppm) Meter가 mv mode 로되어있는지를확인한후, 용액에전극의끝부분을넣는다. Meter의 읽는값이안정되면그값(mV) 을기록한다 ml비이커에 10-3 M 혹은 100 ppm 표준용액 100 ml를넣고교반기로일정하게저어준다. 5. 전극을증류수로세척한후건조시켜용액에넣고읽는값이안정되면그값(mV) 을기록 한다 ml비이커에 10 준다. -2 M 혹은 1000 ppm 표준용액 100 ml를넣고교반기로일정하게저어 7. 전극을증류수로세척한후건조시켜용액에넣고읽는값이안정되면그값(mV) 을기록 한다. 8. 위에서얻어진 data를 semi-logarithmic graph 종이위에농도( 가로축- 로그형태) 의변화에 따른 mv( 세로축) 을표시하여그래프를그린다. 1.0 x 10-5 M 이하로보정곡선을연장하여 그린다. 아래의그림4 는일반적인보정곡선이다. ph/mv meter 를이용하여측정할경우, 보정곡선을 semi-logarithmic 종이위에그린다. mv( 세로축) 로측정된전극전위를표준농도( 가로축- 로그형태) 의변화에따라서곡선을 그린다. 곡선의직선영역에서보정곡선을결정하는데 3 가지표준용액이필요하다. 비선형부 분에서는측정 point 가첨가된다. 비선형부분에서는측정 point를첨가하는데농도가위의 표준용액보다낮은표준용액으로측정한다. 선형부분에서는직접측정방법을이용하고비선 형부분에서는낮은농도의측정방법을이용한다. 그림 4. Cupric 전극의보정곡선 electrode potential (mv) +140 ~27 mv f o l d change (ppm Cu 2+ )

10 molarity ml비이커에시료 100ml와 ISA 2 ml를넣고자석교반기로일정하게저어준다. 용액에 전극의끝을넣고 meter 의읽는값이안정되면그값을기록한다. 보정곡선으로부터농도를 직접구한다. 10. 전극을 2 시간마다다시보정해야한다. 온도( 실온) 의변화가없다는가정하에중간농도의 표준용액에전극의끝부분을넣는다. 읽는값을위의단계 5 와 5 mv 이상차이가나거나 온도가 2. Ion meter 5 이상변화할경우전극을재보정한다. 이용 M 혹은 1000 ppm Sodium 2. 표준용액을희석하여예상되는시료의농도와비슷한 cupric 표준용액을두가지준비한다. 150 ml비이커두개를준비하여표준용액 100 ml를 각각넣고 ISA 2 ml를각각에첨가한다. 위에서준비한두표준용액중낮은농도의표준용액을자석교반기위에올려놓고일정한 속도로저어준다. Meter가농도 mode 로있는지를확인한다. 3. 전극의끝부분을용액에넣는다. 4. Meter를측정한 cupric 표준용액의농도에맞추고읽는값이안정되면 meter 제조회사의 설명서에따라서 memory 하여값을고정시킨다. 5. 증류수로전극의끝부분을세척하여건조시킨다. 6. 위(1) 에서준비한두표준용액중높은농도의표준용액을자석교반기위에올려놓고일정 한속도로저어준다. 7. Meter를측정한 cupric 표준용액의농도에맞추고읽는값이안정되면 meter 제조회사의 설명서에따라서값을 memory 하여고정시킨다 ml비이커에시료 100 ml와 ISA 2 ml를넣고자석교반기로저어준다. 9. 세척하여건조시킨전극의끝부분을용액에넣고 meter의읽는값이안정될때까지기다린 다. Meter display 로부터직접농도를구한다. 10. 전극을 2 시간마다다시보정해야한다. 측정하는시간동안온도가 5 이상변화한다면 전극을재보정한다. 이스텍의 Ion meter 를이용할경우기기설명서에적혀진보정및측정방법을참고한다. 이방법은 cupric 농도가 10-5 M 이하의용액에적합하다. 만약용액이이온세기는높으나 cupric ion 농도가낮다면같은방법을사용한다. 단, 시료와비슷한조성의보정용액을준비한다. 1. 표준 ISA 20 ml를증류수로 100 ml까지희석한다. 희석시킨 ISA(1.0M NaNO3) 를 100 ml 시료에 1 ml씩첨가한다. 이온세기가 1.0x10-2 M 로맞춰진다

11 표 3. 낮은농도의 cupric ion 측정에대한단계별보정값 ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 단계피펫첨가부피 ( ml) 농도 M ppm ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 1 A x x A x x A x x A x x A x x B x x B x x10-2 ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 피펫 A = 1 ml graduated pipet 피펫 B = 2 ml pipet 용액 : 단계 2에서준비한것과같이증류수 100 ml와 ISA 1ml에 1x10-5 M 혹은 1 ppm 표준용액을 첨가한다 M 표준용액 1 ml를 100 ml로희석하여 1.0x10 석하여 -3 M 용액을준비한다. 이용액 1 ml를희 moles/liter로측정하는경우에사용할 10-5 M 표준용액을만들고 ppm으로측정하는 경우에는 1000 ppm 1 ml를 1L로희석하여사용할 1 ppm 표준용액을준비한다. 표준용액은 매일새로준비한다 ml비이커에증류수 100 ml와위(1) 에서준비한낮은농도의 ISA 1 ml를넣는다. 자석 교반기로일정하게저어준다. 4. 전극의끝부분을용액에넣고 meter가 mv mode 로되어있는지를확인한다 x10-2 M 혹은 1000 ppm 표준용액을첨가하여용액을준비한다. 표 3 을참고한다. 6. Meter 의읽는값이안정된후, 그값을각각기록한다. 7. 그림 4 에서와같이농도( 가로축- 로그형태) 의변화에따른전극전위, mv( 세로축) 를 semi-logarithmic graph 종이에표시하여그래프를그린다. 8. 전극을세척하여건조시킨다 ml비이커에시료 100 ml와위(1) 에서준비한 ISA 1 ml를넣고자석교반기로일정하게 저어주면서전극의끝부분을용액에넣는다. Meter의읽은값이안정해지면 mv 전위를 기록한다. 낮은농도의보정곡선으로부터농도를결정한다. 10. 낮은농도의보정곡선을매일새로준비한다. 위의단계 3-7을반복하여매 2시간보정곡선 을확인한다. 1. 표준 ISA 20 ml를증류수로 100 ml까지희석한다. 희석시킨 ISA(1.0M NaNO3) 는 100 ml 시료에 1 ml씩첨가한다. 이온세기가 1.0x10-2 M 로맞춰진다. 2. Cupric Ion 의측정(ion meter 를사용하여) 에사용되는방법( 위에기록된방법) 에주어진 7번 째단계까지동일하게실시한다 ml비이커에증류수 100 ml와위(1) 에서준비한 ISA 1 ml를넣는다. 용액을자석교반기 로일정하게저어준다. 4. 용액에전극의끝부분을넣고 meter의읽는값이안정해지면 meter 제조회사의설명서에 따라서 meter 에바탕값을고정시킨다. 5. Cupric Ion 의 (Ion meter 를이용한직접측정에사용되는방법( 위에기록된방법) 에주어 진 8-9 단계를따른다

12 이방법은전체 cupric 이온농도를결정하는데매우정확하다. EDTA를 Titrant로사용하여 종말점을검출하는데이전극을사용한다. Cupric 이온전극은 cupric ion 을포함하는시료에대해서매우정확히종말점을검출한다. 사용 되는 titrant는 EDTA 이다. EDTA는 cupric ion 뿐만아니라다른양이온과도착물을형성한다. 시 료의 그림 ph는 HNO 3 를첨가하여 ph 를낮게맞춤으로써원하지않는이온착물을제거할수있다. 1. 앞의준비용액란에주어진 stock EDTA titrant 를준비한다. 예상되는시료의농도 와같도록 EDTA를 배희석한다. 종말점을정확히검출하기위해서시료의농도 는적어도 1x10-3 M cupric ion 이어야한다. 2. 위(1) 에서희석한 EDTA 용액을 50 ml뷰렛에채운다. 피펫을사용하여시료 100 를 150 ml비이커에넣고자석교반기로일정하게저어준다. HNO3를첨가하여시료의 ph 를낮게맞춘다. 5. 적정곡선(10-3 M CuCl 2 를 10-2 M EDTA 로적정) electrode +220 potential +140 ml (mv) endpoin t 첨가된 10-2 M Na 2 EDTA의양 3. 뷰렛의끝부분을비이커의수면약간위에그리고비이커의중앙에서약간옆으로위 치시키고전극의끝부분을비이커의중앙과유리면사이의용액에놓는다. 4. EDTA를 0.5~1.0 ml씩첨가한다. 전위가좀더빠르게변화하면 0.1~0.2 ml씩첨가한 다. 각각첨가한후 mv 전위를기록한다. 종말점이지난후연속해서몇ml를첨가한다. 5. 그래프용지에첨가된 EDTA 의양( ml) 에따른 mv 전위의변화를기록하여그래프를 그린다( 그림 5 참고). 전위의변화가가장큰곳이종말점이다. 6. 미지의 cupric 이온농도는다음계산으로구할수있다

13 where, = 미지의 cupric 이온농도 (moles/liter) = 종말점까지첨가된 EDTA의부피 = EDTA 의농도 (moles/liter) = 미지시료의부피 phoenix Cupric Ion Electrode는 epoxy 혹은 glass body에부착되어있는 copper sulfides와 다른 metal sulfides 로구성된다. Membrane이 cupric 이온을포함하는용액과접촉할때 membrane 사이에서전위가발생한다. 이전극의전위는 ph/mv meter 혹은특별한이온 meter 를이용하여일정한기준전위에대하여측정된다. 측정된전위에해당하는 cupric 이온의 농도는 Nernst equation 에의해설명된다. where : E = E 0 E = E 0 + S logx 측정된전극전위 = 기준전위( 상수) S = 전극의기울기 ( ~27mV/decade) X = 용액에서 cupric 이온의농도 활동도(X) 는용액내에서이온의효과적인농도를나타낸다. 전체 cupric 이온농도(C t ) 는착물화 된 cupric 이온(C b ) 과 free cupric 이온(C f ) 을포함한다. Cupric 이온전극은단지 free ion에해 당되기때문에 free ion 의농도는다음과같다. C f = C t - C b 활동도는활동도계수( γ) 에의해 free ion 농도(Cf) 와연관된다. X = γ C f 활동도, X는용액내에서 free cupric 이온의효과적인농도를나타낸다. 활동도는활동도계수( γ) 에의해 free ion 농도 (Cf) 와연관된다. X = γ 활동도계수는전체이온세기, I 에의존한다. C f where, I = 1/2 2 C XZ X C x = 이온 X의농도 Z x = 이온 X의전하 = 용액내의모든이온의합

14 감지되는이온의농도에서이온세기가일정하면서높은경우에활동도계수( γ) 는일정하고활동 도(X) 는농도에비례한다. 여러농도에서이온세기를일정하면서높은값으로유지하기위해서 cupric 이온을포함하는모 든시료와표준용액에 ionic strength adjuster(isa) 를첨가한다. Cupric 전극에대해적합한 ISA는 sodium nitrate, NaNO 3 이다. 이용액이외에다른용액은용액에포함되는이온이 cyanide 이온에대한전극의감응을방해하지않을경우에 ISA 로써사용할수있다. 다음으로기준전극을고려해야만한다. 액체접촉전위(liquid junction potential) 는다른조성으 로이루어진두가지용액이서로접촉될때발생한다. 두용액의경계면을통해이온이다른속 도로확산하므로두용액사이에서전위의차가생긴다. 기준전극이표준용액에서뿐만아니라 시료용액에있을때같게나타나거나액체접촉전위로인해변화되는이전위는측정된전극전 위에서오차로나타날것이라는것을알아두어야한다. 기준전극에서 liquid junction filling solution 의조성은매우중요하다. Filling solution에서양 이온과음이온이시료로확산되는속도는가능한한거의같아야하고 filling solution은투명해야 한다. 만약양전하와음전하가시료로이동되는속도가같다면접촉전위는고려하지않아도된다. 강산성(pH = 0-2) 이거나강염기(pH = 12-14) 는측정하는데특히어려움이따른다. 시료에서 수소와수산화(hydroxide) 이온의높은이동도(mobility) 로인하여염의농도에따른접촉정위 의영향을제거하기가불가능하다. 이러한경우에는시료와같은 ph 영역에서전극을보정하거 나이온측정에알려진 increment method 를사용한다. 7. 문제해결방법 발생문제 요 인 문제해결방법 Meter에표시되는값이 meter의결함 meter 설명서를참고하여확인 영역을벗어남 Drift (meter 에표시되는값 이한방향으로계속변함 ) 전극이적절히연결되지않음 기준전극이 fillging solution 으로채워지지않음보정한후오랜시간후 측정함시료와표준용액의온도가 다르다. membrane이오염되었거나 부식됨적합하지않은 internal filling solution 전극을빼고다시연결 기준전극에 filling solution을 다시채운다. 보정한후바로시료를측정한다. 측정하기전에용액을실온으로 맞춘다. membrane 을닦는다. 추천된 다. filling solution을사용한

15 발생문제요인문제해결방법표준용액이오염되었거나기울기가낮거나얻어지지새로운표준용액을준비한다. 잘못만들어짐않음 ISA가사용되지않음추천된 ISA 를사용한다. Meter 에표시되는값이안 정하지않음( 값이계속변 함 ) 표준용액을 meter의결함 ISA로써사용함 ISA 를사용한다. meter 설명서를참고하여확인 ISA가사용되지않음추천된 ISA 를사용한다. 기준전극을잘못사용함 칼로멜혹은 Ag/AgCl( 유리원료나 섬유형태) 기준전극을사용하지 않는다. 정전기세제로플라스틱 meter 를닦는다. 기준전극의 junction 막힘 meter와교반기가바닥에 놓여있지않다. 부분이 junction 을깨끗이한다. meter 와교반기를바닥에놓는다. 가로축에 mv를표시하고 semi-log 종이의눈금이바르세로축에로그형태로농도를표시보정곡선은올바르게얻어졌지않음한다. 각 decade가증가함에따으나잘못된값을얻음라농도가증가하는지를확인한 다 잘못된표시 mv 값이정확히표시되어있는지를확인한다. 표준용액이맞지않음 표준용액을다시준비한다. 잘못사용된단위 시료내에착물을형성하는 물질이포함되어있다. 변환계수가바르게적용되었는지 확인한다. 1x10-3 M = 63.5 ppm Cu +2 적정을이용하거나 decomplexing 과정을이용한다. 농도범위 : 10-1 M ~ 10-8 M Cu +2 ( 6354 ~ 6.4x10-4 ppm ) ph 범위 : 2~12 ( 그림 5 참고) 온도범위 : 0 ~ 80 저항 : < 1 MΩ ( 단적으로사용할경우 80 ~ 100 가능) 방해물질 : ferric 이온의방해작용은 cupric 이온의농도에의존한다. 그리고시료내에 mercury 크기 보관 와 : 길이 mm 지름 - 12 mm silver 가포함되어있지않아야한다. 케이블길이 : 1 m : protective cap 을끼워공기중에보관한다

16 이온전극사용시주의사항 1) 전극의주위환경을청결히합니다. 전극의주의환경은기기의수명을좌우합니다. 가능한사용하지말아주시기바랍니다. 먼지가많은곳이나습기찬곳에서는 2) 이온전극에알맞은보관상태를유지하시기바랍니다. 본전극은전극의보관상태에민감하므로수차례세척후전극에적합한상태에서보 관하시기바랍니다. 짧은기간보관시 : 전극보관용액에보관 장기간보관시 : 전극내의 Filling Solution제거후전극내부및외부를깨끗이 세척하여전극뚜껑으로닫은후전극케이스에보관합니다. 3) 구입한전극을함부로개조하지말아주시기바랍니다. 메이커에서는개조한기기에대해서는책임을지지않습니다. 4) 구매후 6 개월이경과된전극에대해서는교환및환불이불가합니다. 본전극은대기상태의미세먼지의흡착및사용과실로전극내의미세한 오염시킬수있으므로사용하지않은전극일지라도 합니다. Membrane을 6개월이경과된전극은교환이불가 5) 본전극의수명은보통실험실에서사용할경우 6 달정도사용할수있습니다. 사용여부에따라작동수명이몇달로단축될수있습니다. 감응시간이증가하고보정 곡선의기울기가감소할경우에 point 보정이어려우므로새전극으로교체하여야합니 다. 6) 사용자과실( 세척미비, 보관상태불량및사용부주의) 에의해발생된사항에대해서는교환이불가합니다. 7) 본이온전극사용설명서를숙지하시고이온전극을사용하시기바랍니다

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Microsoft PowerPoint - ch4note 강의개요 Chapter 4 Reactions in Aqueous Solution ( 수용액중의반응 ) 농도의종류와계산 수용액중의반응 Pb(NO 3 (aq) + 2KI (aq) HCl (aq) + NaOH (aq) Alka-Selter/Water Cu wire/ag(no 3 ) (aq) 침전반응산 - 염기중화반응기체생성반응산화환원반응 용액 (Solution)