수소이온지수와 완충용액과 지시약에 관하여

1. 수소 이온 지수 (potential of hydrogen : pH)

수용성 또는 어떤 용액의 산성도나 염기도를 나타내는 정량적인 척도를 말한다.

농경학․화학․생물학 등에 널리 사용되는 이 용어는 1ℓ당 약 1~10－14g당량의 수소 이온 농도값을 0~14의 숫자로 전환하여 나타낸다. 중성인 순수한 물에서 수소 이온의 농도는 1ℓ당 10－7그램당량이고 이것은 pH 7에 해당한다. pH 7 이하의 용액은 산성, pH 7 이상인 용액은 염기성 또는 알칼리성이라고 한다. 덴마크의 생화학자 S. P. L. 쇠렌센이 처음으로 수용액에서 ℓ당 당량 단위의 수소 이온 농도를 나타내기 위해 pH를 측정했다. 이것을 식으로 나타내면 다음과 같다. pH=－log[H＋](이 식에서 [H＋]는 꺾쇠 괄호 안의 화학종 A의 농도를 나타냄)이다.

수소이온의 농도는 산, 염기의 세기를 나타내는 중요한 척도이다. 그러나 이 수소이온의 농도는 수용액 속에서 매우 광범위하게 변하므로, 보다 편리하게 사용하기 위해 pH 척도라는 것이 다음과 같이 정의되었다.

pH = -log10[H3O+]

따라서 히드로늄 이온의 농도가 10배 차이 나면 pH단위로는 1의 차이를 보인다. 만일 히드로늄 이온의 농도가 10-7M라면
pH = -log10(10-7) = +7
[H+] pH
1 × 10-1 1
1 × 10-3 3
1 × 10-9 9
1 × 10-11 11

[H+] = 1.00 × 10-n 일 때, pH = n.
pOH 척도 역시 같은 방법으로 정의한다.
pOH = -log10[OH-]
@ pH가 7보다 작으면, 산성을 띄고, pH가 7보다 크면 염기성 을 띈다.

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