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기술자료

ORP (산화 환원 전위)에 대해

admin 2023-07-27 19:16:35 조회수 571

산화 환원 반응은

산화 란 물질 분자 또는 원자가 전자를 잃는 과정을 말하며, 환원는 반대로 물질 분자 또는 원자가 전자를 얻는 과정을 말합니다.

물질의 산화 형과 환원 형의 혼합 계 산화 환원 계라고 부르며, 이 계에서 산화 반응과 환원 반응은 항상 가역적 발생합니다

자연계에서 일어나는 많은 물질 변화에서 이 산화 환원 반응은 가장 기본적이고 중요한 반응이라고 합니다


[산화 환원 반응의 예]

ORP (산화 환원 전위)이란?

산화 환원 가역 평형 상태에 있는 수용액에 표준 수소 전극과 백금 전극을 삽입하면 하나의 가역 전지가 구성되어 그 용액의 산화 환원 평형 상태에 따라 일정한 전위차가 감지됩니다

이 전위차를 산화 환원 전위O xidation- R eduction P otential)라고 영어의 머리 글자를 따서 ORP라고 표현합니다


산화 환원 전위는 다음 식으로 나타낼 수 있습니다.

Eh = E 0 + (RT / nF) · ln ([Ox] / [Red])

Eh : 표준 수소 전극의 전위를 0으로했을 때의 산화 환원 전위

E 0 : 표준 산화 환원 전위 ([ Ox ] = [ Red ]의 경우 Eh )

n : 1 분자 당 수수되는 전자의 수

R : 기체 상수

F : 패러데이 상수

T : 수용액의 온도 (절대 온도)

Ox ] : 산화 형 활동도

Red ] : 환원 형 활동도


이 수식은 Eh Ox ]이 높아지면 높아져Red ]이 높아지면 낮아지는 것을 의미합니다

또한Ox ] / [ Red ]에 좌우된다는 점에서 산화 형과 환원 형의 절대량보다는 비에 의존하는 것을 의미합니다

이러한 점에서 산화 환원 전위는 그 용액이 산화하는 경향이 있는지 환원 경향이 있는지를 판단하는 지표가 될 수는 있지만 농도를 특정하는 성격의 것이 아니라는 것을 알 수 있습니다

그러나 산화 환원 계의 변화에 대한 저항은 고농도 용액수록 커집니다.


실제 ORP 측정

그림 1



ORP의 측정은 pH 미터의 mV 범위 또는 동등의 입력 저항을 갖는 전위차계와 백금 전극 및 비교 전극을 사용합니다

그림 1 과 같이 측정하고자 하는 수용액에 두 전극을 삽입하여 얻은 전위차를 읽습니다 (최근 ORP 측정 용 전극으로 백금 전극과 비교 전극을 일체화 한 복합 전극이 널리 이용되고 있다)

이 경우에 사용되는 비교 전극은 앞서 언급 한 표준 수소 전극과는 달리, 일반적으로 은 / 염화은 전극과 카로메루 전극이기 때문에 얻을 수 전위차는 올바른 Eh 값이 아니기 때문에 주의가 필요합니다올바른 Eh 값을 요청에는 사용한 비교 전극 표준 수소 전극 사이의 전위차 1 참조)를 측정 한 전위차에 추가합니다.

1

온도 
[
]

표준 수소 전극과 각종 비교 전극과의 전위차 [mV]

포화 
카로메루 전극

포화 
염화은 전극

3.3mol / L 
염화은 전극

0

260

223

224

 

5

257

218

221

 

10

254

214

217

 

15

251

209

214

 

20

248

204

210

 

25

244

199

206

 

30

241

194

203

 

35

238

189

199

 

40

234

184

196

 

45

231

179

192

 

50

227

173

188

 

55

224

168

185

 

60

220

162

181

 

                                         예를 들어, 포화 염화은 비교 전극을 이용하여 25 ℃의 수용액을 측정했을 때의 측정 값이 450mV 인 경우Eh = 450 + 199 = 649 [mV]입니다.