[실험노트] 식품화학 실험 3. pH measurement methods pH측정방법 실험보고서

1. 실험 제목 : pH measurement methods

 

2. 실험 날짜 :

 

3. 실험 목적 : 식품의 pH를 측정

 

4. 실험 원리 :

pH란?

용액의 산성 또는 알칼리성의 정도를 나타내기 위해 몰농도로 나타낸 수소이온농도 역수의 log 값.

pH meter calibration 방법과 물질 pH 측정법

pH 미터를 이용한 전기적 측정법의 원리는 용액에 2개의 전극을 삽입하여 전지를 형성하여 발생하는 전위차 (pH 값에 비례) 를 전압계로 측정한다. 2개의 전극은 기준전극, 유리전극으로 이루어져 있다. pH 미터를 이용하면 좀 더 정확한 pH 즉정치를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 먼저 기준 전극은 pH 측정 시 용액 내의 회로구성을 이루게 한다. 온도에 상관 없이 일정한 전위를 유지시키고 수소 이온의 활동에 의하여 변하지 않는다. 유리전극은 측정 용액의 pH에 따라 전압이 변화한다. pH 값에 비례하여 전위차를 발생시키는 유리를 사용한다. 유리전구는 수소 이온에 민감하며 전구 내부 및 외부 수소이온의 상대 농도 변화에 따라 달라지는 밀리볼트가 있다.

pH 전극과 그 측정은 온도에 민감하다. pH 미터는 사용 전에 먼저 유리 전극을 증류수에 몇시간 넣어둬야 한다. 그 다음 pH를 정확하게 알고 있는 표준 완충 용액으로 보정 후 사용한다. 완충액은 산이나 염기를 가해도 그 용액의 수소이온농도가 크게 변하지 않는 용액이다.

표준 완충용액 (Buffer solution) 의 조제

1) 프탈산염 : C6H4(COOK)(COOH) 10.21g 을 순수에 용해해서 1L로 한다. 또는 25℃ 에서 pH4의 완충용액 500-1000ml를 구입하여 사용

2) 중성인산염 : KH2PO4 3.4g과 Na2HPO4 3.55g을 순수에 용해해서 1L로 한다. 또는 25℃ 에서 pH7의 완충용액 500-1000ml를

사용

3) 붕산염 : Na2B4O7 10H2O 3.81g을 순수에 용해하여 1L로 한다. 또는 25℃ 에서 pH9의 완충용액 500-1000ml를

사용

 

시료가 산성인 경우는 프탈산염 (pH4), 알칼리성인 경우는 붕산염 (pH9)의 표준완충용액을 써서 그 온도에 있어서의 pH를 지시하도록 조정나사를 돌려서 조정한다.

<표준완충용액의 온도와 pH>

<표준완충용액의 온도와 pH>

5. 실험 방법 및 재료

1) 준비

- 각 검출부를 증류수로 세정하고 부착된 물을 여지로 빨아들인다. (전극을 문지르지 않도록 주의해야 한다.)

-전원코드, 어스선, 각 전극 코드를 소정된 단자에 삽입한다. 

2) 영점의 조정

- 전원 단추를 눌러 전류를 통하게 하고 계기 회로가 안정될 떄까지 3-5분간 둔다.

- 표준완충액의 중성인산염을 비커에 채취한다. 먼저 이것에 각 검출부를 담근다. 다음에 온도를 측정하고 그 온도에서의 pH를 구한다.

- 측정용 단추를 누르면 지시계의 바늘의 pH를 나타내므로 그 pH가 표에서 구한 pH를 지시하도록 보정나사를 돌려서 맞춘다.

- 측정용 단추를 눌러서 원상태로 전환하고 각 검출부를 액에서 들어내어 증류수로 세정하고 물을 여지로 흡수한다.

- 다음에 시료가 산성인 경우는 프탈산염, 알칼리성은 붕산염의 표준완충액을 써서 전과 같이 조작하고 그 온도에 있어서의 pH를 지시하도록 조정 나사를 돌려서 조정한다.

3) 측정

1) 시료를 비커에 채취하고 이것에 pH meter의 유리전극 검출부를 담근다.

2) 측정용 단추를 화전하거나 누르면 지시계의 바늘은 시료의 pH를 지시한다.

3) 0.5-1분 후에 pH meter 지시침의 pH 눈금을 읽는다.

4) 그 다음 유리전극 검출부를 별도로 준비된 비커에 증류수를 넣고 3-4번 번갈아가며 씻은 후 다음 식품을 측정한다.

5) 이것을 3회 반복하고 그 측정치를 평균해서 시료의 pH로 한다. 일반적으로 측정치가 +-0.02의 범위에서 일치할 때까지 한다.

재료 : 시료, 표준완충용액, 증류수, 여지, pH meter, 비커

 

6. 참고문헌

 

7. 실험 결과

문제) 희석배수 20, 희석된 용액의 pH는 6.8이다. 증류수는 pH 7일 때 시료 원액의 pH는?

시료 원액 pH 문제풀이

시료 원액 pH 문제풀이

 

실험) 포카리스웨트의 pH

실험 결과 포카리스웨트 희석용액의 pH는 3.75, 증류수의 pH는 7, 희석배수는 10이었다. 포카리스웨트의 pH는?

pH 구하기 문제풀이

 

8. 고찰

우리 조에서 측정한 포카리 스웨트의 pH는 3.75로 위의 계산에 따라 원액의 pH는 2.8이라는 결과를 얻었다. 따라서 포카리 스웨트는 산성음료다. 하지만 많은 사람들이 포카리 스웨트는 알칼리 음료라고 알고 있고 우리 조도 실험결과가 알칼리성으로 나올 것이라 예측하였다. 포장용기 뒷면에도 알칼리 음료라고 나와있다. 그 이유는 학술적으로 알칼리성 식품 또는 산성식품을 구분하는데 있어서 단순히 pH가 7보다 낮으면 산성으로, 높으면 알칼리성으로 구분하는 것이 아니라 식품 내에 드렁있는 유기물질을 완전히 제거한 상태에서의 pH를 기준으로 하기 때문이다. 포카리 스웨트를 회화 후 남은 물질의 pH를 측정하면 Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Fe2+등 이온의 영향으로 알칼리성으로 나타난다. 이러한 이유로 포카리 스웨트를 알칼리성 음료라고 한다.

이번 실험에서는 피펫으로 시료를 채취하여 pH를 측정하였다. 정확한 실험결과를 얻기 위해서는 기본적으로 피펫의 사용법을 잘 숙지해야한다.

 

<피펫 사용법>

1. Pipette Pump

1)피펫을 피펫 펌프 입구에 끼운다.

2) Rotate wheel : liquid will rise in the pipette

3) 용액을 한 방울씩 떨어뜨리려면 wheel 을 반대방향으로 돌려준다.

4) 용액을 빠르게 배출하려면 side elver를 눌러준다.

5) 남은 용액을 완전히 털어버리기 위해선 A 부분을 눌러주면 된다.

Pipette Pump

 

2) Pipette Filler

1) 피펫 필러의 맨 밑부분에 글라스 피펫을 끼워준다.

2) "A" 부분을 눌라 pipette filler 의 공기를 빼준다.

3) "S" 부분을 눌러 용액을 빨아올린다.

4) "E" 부분을 눌러 용액을 배출시킨다.

5) 남은 용액을 완전히 털어내려면 "E" 버튼 옆쪽의 구멍을 막으면서 꾹 눌러준다.

Pipette Filler

 

9. 참고문헌

 

 

 

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