[산&염기 평형] pH,pOH농도 공식 & 강산에서의 해리상수 (Dissociation constant)

pH농도는 다음과 같은 공식에서 얻어집니다. 

근데 위 식에서 H+의 농도는 대체 어떻게 구하는 것이냐? 설명을 위해 간단한 예제를 하나 넣겠습니다.

만약 0.04M의 농도를 가진 HClO4 용액이 있다고 합시다. 이 용액이 산해리가 된다면 H+이온과 ClO4-이온으로 해리될 것입니다. 이 때, 주어진 HClO4는 강산이므로 완전 이온화됩니다. 따라서, 

	HClO4	H+	ClO4-
초기	0.04M	0	0
반응 시작	-x	+x	+x
평형 도달	0.04-x	x	x

이렇게 표로 나타낼 수 있습니다. 그러면 여기서 반응물은 HClO4이고, 생성물은 해리된 두 이온입니다. 이를 화학평형 식으로 나타내면

이러한 특수한 경우는 강산 혹은 강염기일때만 적용됩니다. 완전한 이온화가 이루어지기 때문입니다. 

따라서, 우리는 멀리돌아왔지만 결국에 강산에서의 pH농도는 주어진 용액의 농도을 갖고 pH농도 공식에 대입해도 무방하다라는 귀중한 결론을 얻게 되었습니다. 따라서 -log[0.04]의 값은 pH농도 1.4가 됩니다. 

 

딱 보면 매우 강한 산이란 것을 알 수 있죠.  강염기일 때도 마찬가지입니다. 

만약 0.028M NaOH 용액에서의 pH농도를 구하라고 하면  먼저 NaOH에서 해리된 OH-의 농도를 0.028M로 잡고 

pOH=-log[0.028]을 구하면 됩니다. 그러면 pOH의 값이 1.55가 됩니다. 근데 우리가 알고자 하는 것은 pH농도입니다.

따라서 물의 이온화 상수인 14.00에서 1.55를 빼주면 pH농도인 12.45가 나오게 됩니다.

 

* 물의 이온화 상수란? 물은 [H+]의 농도와 [OH-]의 농도를 곱하면 1.0*10^-14라는 값을 얻습니다. 이건 상수값입니다.

그렇기 때문에 pH농도와 pOH농도의 합은 항상 14라는 값을 얻게 됩니다. 그 원리를 이용하여 NaOH의 pH농도를 구한 것입니다.