화학에관계되는 직업을 가지고 있지 않은 사람에게 있어서도 pH라고 하는 말은 최근에 들어와서는 귀에 익을 정도로 널리 사용되는 용어입니다. 그 뜻은 익히 아는바와 같이 산(acid) 또는 알카리(alkali) 상태의 세기 정도를 표시하는 용어입니다. pH를 부르는 방법에는 여러 가지가 있으며, 특히 부르는 방법에는 독어의 페하와 영어의 피에취 양쪽 모두 사용됩니다. 우리나라에서는 일반적으로 피에취로 불리워집니다.pH의 p는 대수의 power를 뜻하고 H는 물론 수소(Hydrogen)이온을 의미한다. 여기서, pH는 수소이온 농도를 그 역수의 상용대수로서 나타내는 값으로 정의 됩니다.



여기서 의 단위는 입니다.
통상적으로 사용되는 pH의 측정범위로는 pH 0.00 ~ pH 14.00 입니다. 그 기본원리는 25℃ 순수한 물은 전리평형이 성립되어 있고 이온적(Ion product of water ; )은 다음과 같은 값을 갖는데서부터 시작됩니다.
여기서 이온화 상수이므로

이므로
여기서, 양변에 역수의 상용대수값을 취하면,

pH값을 측정하기 위해서는 유리전극(Glass Electrode)과 비교전극(Reference Electrode)이 필요하며, 이 두 전극사이에서 발생하는 전위차(Potential)를 전압계로 측정함으로써 pH값을 얻을 수 있다. 여기서 사용되는 유리격막의 두께는 0.2~0.5mm정도를 사용하며, 발생되는 전위차는 ?413 ~ +413 mV 정도로 대단히 큰 값을 가지나 전기저항(Impedence)이 10 ~ 200 ㏁정도로 대단히 높으므로 고입력저항전위차계(pH Meter)를 사용하여야 측정이 가능하다. 근래에 들어와서는 유리전극(Glass Electrode)과 비교전극(Reference Electrode)이 하나의 형태로 재작된 복합전극(G-R Combination Electrode)을 주로 사용하며, 전극내부에 온도보상용 감온부를 내장한 형태도 많이 보급되고 있는 추세입니다.

일반적으로 pH Meter라 함은 pH 본체 및 전극을 포함하여 일컫는 용어로서 엄밀하게 말하면, 본체만을 뜻한다. 여기서 pH 본체라함은 유리전극에서 발생되는 미세한 기전력을 증폭(증폭부)시켜 pH 값으로 변환(연산부)하여 Digital 또는 Analogue로 표시(지시부)하는 일체를 통틀어 말한다. 또한 교정이 가능하게끔 Zero조정 및 Span조정을 실행할 수 있어야 하며, 특히 pH값은 온도에 영향을 받으므로 이에 따른 온도보상(Temperature Compensation)회로를 내장하고 있는 제품을 사용하여야 보다 정밀한 측정을 할 수 있습니다. pH 측정값은 온도와 이산화탄소(CO2)의 영향을 받으며, pH 표준액 또한 온도별로 pH 측정값이 다르게 나타난다. pH 측정에 있어서 온도보상(Temperature Compensation)이라 함은 온도기울기(Temperature Slope)를 보정하는 것을 말하며, 이에 따른 오차는 pH 3 또는 pH 11의 경우에 15℃ 온도차이가 생길 때 0.2 pH 정도의 온도오차를 유발합니다.

각각의 pH별로 공정시험법의 규정대로 조제하거나, 화공약품 대리점에서 구입하여 사용할 수 있습니다. pH Merter의 일반적인 교정에는 인산염 표준액(pH 6.86 @ 25℃)으로 Zero조정을 하고 프탈산염 표준액(pH 4.01 @ 25℃) 및 붕산염 표준액(pH 9.18 @ 25℃)으로 맞추는 Span조정을 행하면 된다. 특히 강산성이나 강알카리성과 같은 측정의 경우에는 보다 정밀한 측정을 위하여는 수산염 표준액(pH 1.68 @ 25℃) 및 수산화칼슘 표준액(pH 12.45 @ 25℃)에 의한 교정을 하여야 한다.

pH값은 온도에 영향을 받으므로 온도와 같이 표기하는 것을 원칙으로 하며, 5회 되풀이하여 측정했을 때 재현성이 ±0.05 pH 이내의 값을 유효측정값으로 표기한다. 일반적인 경우에는 공업용 pH 전극을 사용하여도 재현성을 충분히 나타내는 경우에는 교정하여 사용하면 되지만 고온이나, 불소를 함유하고 있는 경우에는 특수한 전극(고온용, 내불소용)을 이용해 교정하여 사용하는 것이 바람직합니다.

1. 공업용 pH 복합전극 (온도센서 없음, 온도센서 내장형)
2. 무보충형 pH 복합전극
3. 고온용 pH 복합전극
4. 내불산(HF)용 pH 전극

특정한 공정에서 Hydrofluoric Acid(HF)이 사용되어야 합니다. 보통의 경우 유리산업에서 사용됩니다. 이러한 상황에서의 pH측정은 관리자에게 있어 어려운 문제일 수 있습니다. 일반적인 pH전극은 구형의 유리로 만들어 졌습니다. HF가 함유된 곳에 이러한 pH센서를 잠깐만 담궈도 센서는 못쓰게 됩니다. HF에 높은 내성이 있는 유리로 만들어진 전극을 사용하는 것이 좋은 방법입니다. 하지만, 이러한 조치로도 문제를 완전히 해결하지 못할 것입니다. 이론적으로, 가장 좋은 방법은 HF에 영향을 받지 않는 물질을 사용하는 것입니다. 당사의 내불산용 pH전극을 권장합니다. 이 전극은 원래는 HF에 사용될 수 있는 ORP 전극입니다. 이 방법은 보기처럼 간단하진 않습니다. 이것은 Antimony 전극의 특성이 pH전극의 특성과 다르다는 사실 때문입니다. 따라서 이러한 전극을 다른 장소에 바꿔서 사용될 수 없습니다. 제어기로는 EU-PH1000 제어기를 사용하십시오. 일반 pH전극 또는 내불산용 전극을 사용할 수 있는 계기입니다. 이 방법이 최고의 방법은 아니겠지만 HF에서 pH를 측정하는 경제적인 방법입니다.