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아.. 40분걸린 포스팅 갑자기 렉으로 다 날아가고 임시저장도 안되있네요. 네이버 블로그보다 안좋은점이 임시저장시스템인거 같습니다 ㅠ  일단 눈물을 머금고 다시 포스팅합니다...

 

1. 강산과 강염기 적정과  약산&약염기 적정에서의 차이는?

일단 강산과 강염기 적정은 당량점에서의 pH농도가 7입니다. 왜냐? 

 

강산은 알다시피 H을 내주고싶어서 안달난 애고,  강염기는 H를 받고싶어서 안달난 애입니다. 즉, 이 둘이 만났다는 것은

찰떡궁합이다 이거죠. 그렇기 때문에 강산&강염기 적정은 100%에 가까운 해리를 하게됩니다. 그러면 이 둘이 만났을 때는 염과 물을 생성하고 이 둘은 pH농도에 영향을 거의 주지 않기 때문에  우리가 pH농도를 구하기는 쉬웠습니다.

 

다만, 이번에 하게될 약산&강염기 적정  /  약염기&강산 적정이 조금 까다롭습니다. 왜냐하면 약산이 강염기에 의해 해리되면 해리된 약산의 이온이 pH농도에 영향을 미치기 때문이죠. 바로 문제 하나 풀어볼께요.

 

여백의 미 수산화소듐 아세트산 아세트산이온
초기 0.0045mol 0.005mol 0
반응 중 -0.0045mol -0.0045mol +0.0045mol
평형 0 0.0005mol 0.0045mol

이렇게 나옵니다. 그러면 아세트산 이온의 농도는 어떻게 되나요? 총 부피가 95ml이니까, 0.0474M가 됩니다.

약산 혹은 약염기 적정에서 쓰는 공식으로 좋은 것은 '헨더슨 하셀바흐'식입니다. 따라서 이걸 이용해서 풀어보도록 합시다.

pH=pKa+log[염기/산]  이 공식에 대입하면 되니까요.  pH는 5.69정도로 나옵니다. 

아세트산이온은 아세트산에서 해리된 이온이므로 짝염기가 됩니다. 

 

여기서 Tip 하나 드리자면 log안에 들어간 염기/산은 꼭 굳이 농도로 대입하지 않아도 됩니다. 왜냐하면 부피가 같은 상태에서 염기와 산의 몰 수를 알려주는 것이니까, 그냥 아세트산 0.0005mol / 아세트산 이온 0.0045mol 이거로 대입해도 무방합니다.  그리고 본인이 맞게 풀었는지 보는 방법으로는 약산을 강염기로 적정하게 되면 당량점은 pH 7보다 당연히 낮아야 합니다. 보시면 당량점에서의 pH가 5.69로 7보다 낮은게 보이지요? 

 

그러면 이번엔 약염기를 강산에 적정했을 때 문제를 봅시다. 

약간 문제가 다르지만 걱정마세요. 우리가 배운 원리를 기초로 풀어보면 됩니다. 일단 힌트가 당량점에서의 pH라고 주어졌습니다. 그러면 같은 농도 하에서 HCl의 부피는 당연히 40.0ml가 됩니다. 그렇죠? 저거 이제 표로 봅시다.

여백의 미 암모니아 염화수소 염화암모늄이온 수산화 이온
초기 0.004mol 0.004mol 0 0
반응 중 -0.004mol -0.004mol +0.004mol +0.004mol
평형 0 0 0.004mol 0.004mol

 여기서 우리가 헨더슨 하셀바흐식에 적용할 이온은 염화암모늄이온입니다. 따라서 이것의 농도를 구하면 총 부피가 80ml이니까, 0.05M이 됩니다. 자, 그러면 이걸 역으로 봅시다.

염화암모늄이온의 역반응은 암모니아와 수소이온(염소는 pH농도에 영향을 안끼치니까 생략)이 됩니다.  근사식을 적용시키면 이제 우리는 수소이온의 농도를 구할 수 있어요. 5.6*10^-10은 암모니아의 Kb가 1.8*10^-5이니까, 이것의 역반응인 염화암모늄이온의 Ka는 물의 이온화 상수값 10^-14에서 암모니아의 Kb를 나눈 값이므로 5.6*10^-10이 됩니다.

 

따라서 x는 5.29*10^-6되고 이걸 pH농도 구하는 식에 대입하면 pH 5.28가 됩니다. 

 

다음은 약산&강염기 적정곡선 그래프의 개형입니다.

보시면 약산에다가 강염기를 적정시키면 당량점에서의 pH는 7보다 큰 것을 그래프로 확인할 수 있습니다. 

이 때, 당량점의 pH농도를 대략적으로 아는 방법으로는 지시약이란걸 쓰면 됩니다. 우리가 중학생때 자주배웠듯이

양배추 지시약, 페놀프탈레인 지시약, 메틸 오렌지 지시약.  이런겁니다. 염기성인지 아닌지 판단하는 지시약으로 가장 좋은 것은 페놀프탈레인 지시약입니다. 왜냐? 얘는 pH농도가 8~10 사이에서 색이 변하게되거든요. 따라서 위 개형을 나타내는 약산&강염기 적정에서 페놀프탈레인 지시약을 사용하면 당량점에 도달했구나를 알 수 있겠죠?

 

화학실험과목에서 반드시 하는 내용이므로 꼭 잘 배워가시길 바랍니다. 

 

* 약염기에다가 강산을 적정하면 당연히 당량점에서의 pH농도는 7보다 낮은게 정상입니다. 이 때 사용하는 지시약은 메틸 오렌지 혹은 메틸 레드입니다. 

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강산&강염기 적정곡선 <출처 - ZUM 학습백과>

강산과 강염기의 당량점은 pH7.0입니다.  우리가 pH 7.0이라 하면 딱 중성인 부근을 말하죠? 산-염기 적정표에서 산성도와 염기성도의 상대적 위치가 비슷한 애들은 보통 pH농도가 7.0이곤 합니다. (강산&강염기만)

 

여기서 말하는 당량점과 우리가 아는 종말점이 무엇인지 설명하겠습니다. 

1) 당량점이란? 산과 염기가 만나서 중화 반응을 일으킬 때, 산과 염기의 몰 수가 똑같은 양으로 반응하는 지점을 말합니다. 예를 들어, 강산 HCl이 0.1M의 농도로 100ml의 부피로 담겨있는 비커에다가 강염기NaOH (0.1M의 농도)를 첨가했다고 합시다. 이 둘이 당량점이 도달하려면 둘은 똑같은 몰 수가 되야합니다. 

강산 HCl의 몰수는 0.01mol이니까, 마찬가지로 강염기가 0.01mol이 되려면 100ml의 NaOH를 첨가해줘야합니다. 

그래야 당량점에 도달합니다. 

 

2) 종말점이란? 우리가 지시약을 사용해서 수용액의 pH농도변화를 확인하곤 합니다. 대표적인게 우리가 중학생때배우는 양배추 지시약 혹은 리트머스 종이, 페놀프탈레인, 메틸 오렌지 등등이 있죠? 이들은 어느시점부터 수용액의 색깔이 변하게 되는 지점을 육안으로 확인할 수 있게 해줍니다. 우리는 색이 완전히 변하는 그 지점을 '종말점'이라 합니다.

 

근데 종말점과 당량점은 확실히 차이가 있습니다. 왜냐하면 당량점은 pH미터기를 통해 기록하는 것이기 때문에 훨씬 정확합니다. 위에 강산&강염기 적정곡선을 보시면 알겠지만 NaOH의 부피가 25ml근방에서 pH농도가 급격하게 변하는 것을 알 수 있습니다. 즉, 우리가 눈으로 봤을 때 '아! 중화반응 일어났구나!' 하는 부분은 이미 실제 당량점인 pH7을 훨씬 넘어선 pH11근처다. 이말입니다. 이해가시나요? ㅎㅎ

 

즉, 종말점은 육안으로 봤을 때 중화반응이 끝난 지점을 의미합니다.  당량점은 pH미터기를 사용했을 때 적정이 완료된 지점을 보여주는 부분입니다.  

 

그러면 pH를 계산해봄으로써 강산&강염기 적정곡선이 과연 저러한 형태로 급격히 변하는지 문제 하나를 통해 확인해보도록 하겠습니다. 

보시면 눈치채셨다시피, 몰농도가 같습니다. 그러면 몰수가 같으려면 부피도 같아야 합니다. 그래야 당량점에 도달할테니까요. 근데 단, 0.1ml의 차이로 pH농도가 얼마나 달라지는지 보도록 하겠습니다.

위 문제는 대표적인 강염기와 강산의 적정 문제입니다.

여백의 미 OH- H+ H2O
초기 2.5*10^-3mol 2.49*10^-3mol 0
반응 중 -2.49*10^-3mol -2.49*10^-3mol +2.49*10^-3mol
평형 0.01*10^-3mol 0 +2.49*10^-3mol

이 때 물은 농도에 영향을 주지 않으므로, 고려하지 않습니다. 그러면 OH의 농도를 구할 수 있습니다. 총 부피는 49.9ml가 되었으니까, pOH는 대략 3.7입니다. 그러나 우리가 알고자 하는 것은 pH농도이므로 14에다 3.7을 빼면 10.3이 됩니다. 그게 1번의 답입니다.  2번도 마찬가지로 해주시면 됩니다. 그러면 pH농도는 3.7이 됩니다.

 

어떤가요? 단, 0.2ml의 차이인데 10.3에서 갑자기 3.7까지 떡락했습니다. 이게 바로 강염기에다가 강산을 적정시켰을 때의 결과입니다.  만약 강산에다 강염기를 적정시키면 반대로 당량점 부근에서 떡상하겠죠?

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헨더슨 하셀바흐식을 공부하기 전에 먼저 하나 알아야할 개념이 있습니다.  바로 pKa, pKb입니다.  이 두개는 산해리상수와 염기해리상수를 -log로 취해줌으로써 우리가 pH농도나 pOH농도를 구할 때처럼 똑같이 접근하면 됩니다. 

 

만약 완충용액이라면 pKa=pH인 상태겠죠?  자, 그러면 이제 헨더슨 하셀바흐식을 봅시다.

여백의 미 락트산 H+ 락트산 이온
초기 0.12M 0 0.10M
반응 중 -x +x +x
평형 (0.12-x) x (0.10+x)

왜 이렇게 되는지 아시죠? 락트산과 락트산 소듐을 섞고자합니다. 이 때, 소듐은 산염기적 거동을 전혀 하지 않는 친구이므로 고려할 필요가 없습니다. 위 식을 이제 근사식을 사용해도 된다고 가정하고 x를 구하도록 합시다. 해리상수까지도 주어졌으므로 우리는 겁먹을 필요가 없습니다.

이렇게 나오네요. 그러면 근사식을 사용해도 좋았는지 검토해봅시다. 초기 농도 0.12M에서 0.05만큼 곱했더니 6*10^-3로 근사식을 사용해도 좋았군요. 자, 그러면 이제 헨더슨 하셀바흐 식에 적용합시다. 

락트산 이온 0.1M에 저 x값을 대입해봤자 별 차이가 없다는 것을 보였기 때문에 그냥 log(0.1/0.12)를 넣고 pKa와 더해주면 이제 문제는 풀립니다.  pKa는 -log[Ka]를 이용하면 됩니다. 

 

답이 pH 3.77으로 나온다면 여러분은 맞게 푸신겁니다. 

 

몇개 더 풀어봅시다.

어려운거 아닙니다. 단지 응용이죠. 풀이 한번 볼게요.

일단 암모니아는 대표적인 약염기이므로 pH를 pOH농도로 바꿔줍시다. 그러면 4.8이죠? 

혹시나 지금 제 설명이 이해가 안간다면 네이버 블로그에 헨더슨 하셀바흐 식에 관한 포스팅을 읽어보시길 바랍니다.

반복해서 말씀드려 죄송하지만 티스토리 블로그에 쓰는 것들은 화학을 1회독 하고 오신분들에게 눈맞춤하는 내용입니다. 

https://blog.naver.com/twonkang00/221543417379

 

[수용액평형] 완충용액과 헨더슨하셀바흐 식

완충용액의 정의 : 약산과 짝염기가 수용액에서 비슷한 비율로 녹아있는 것. ( *반드시 약산이여야만 함)완...

blog.naver.com

 

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우리는 산과 염기를 섞으면 pH농도가 변화한다는 것을 직관적으로 알고 있을 겁니다.  근데 산과 염기를 섞는다고 해서 항상 pH농도가 빠르게 변화하는 것은 아닙니다. 일종의 '침체 구간' 이라는 곳이 존재합니다. 

 

오늘 할 내용은 저러한 침체 구간을 설명하는 공통 이온 효과와 완충 용액입니다.

 

먼저 공통이온이 가져다 주는 효과가 뭐길래? 이리도 언급을 하는 것일까?

공통이온이 있는 경우에는 pH농도의 변화율을 낮춰주는 효과를 가져옵니다. 바로 예제 하나 풀면서 설명하도록 하겠습니다. 

여백의 미 아세트산 아세트산 이온 H+
초기 0.30mol 0.30mol 0
반응 중 -x +x +x
평형 0.30-x 0.30+x x

자, 차근차근 봅시다. 현재 아세트산과 아세트산 소듐이 주어져있어요. 그죠? 여기서 소듐은 산&염기농도에 그 어떠한 영향도 주지 않습니다. 그렇죠? 아세트산 이온처럼 염 용액으로써 pH농도에 영향을 끼치는 것도 아니고 수소이온처럼 직접적으로 관여하는 것도 아니구요. 그러면 

이렇게 정리가 되어서 위에 표처럼 나오는 겁니다. 부피는 1L라고 주어졌기 때문에 저기에 나온 mol/L로 해주면 

0.3M이란 것을 알 수 있습니다. 그러면 이것의 평형상수 식을 세워보도록 합시다.

이렇게 나옵니다. Ka가 1.8*10^-5에요. 얘는 약간 외워두면 좋습니다. 아세트산과 암모니아의 해리상수는 1.8*10^-5에요.

아무튼 저 식을 풀면 되는데, 우리는 일단 근사식을 사용해도 좋다는 가정을 세우고 풀어봅시다. 그러면 x가 1.8*10^-5가 됩니다. 그렇죠? 그러면 근사식을 사용해도 좋았는지 검토해봅시다. 초기농도가 0.3M이고 x값이 1.8*10^-5M라면 확실히 초기농도의 5%값보다 훨씬 작으므로 근사식을 사용해도 옳았습니다.

 

따라서, 위 문제에서 요구하는 pH농도는 4.74가 되겠습니다. 

 

* 혹시 지금 제가 쓰는 포스팅이 잘 이해가 안된다면 제 네이버 블로그 'Crush on Study' 에 쓴 공통이온효과와 완충용액 글을 참고하시길 바랍니다.제 티스토리 블로그는 화학을 1회독 하고 오신분들에게 추천드립니다. 

https://blog.naver.com/twonkang00/221540107696

 

[수용액평형] 공통이온효과

공통이온효과는 르 샤틀리에 효과에서 파생된 애입니다. 매우 쉬운 애라서 그냥 문제로 바로 들어갈게요. ...

blog.naver.com

https://blog.naver.com/twonkang00/221543417379

 

[수용액평형] 완충용액과 헨더슨하셀바흐 식

완충용액의 정의 : 약산과 짝염기가 수용액에서 비슷한 비율로 녹아있는 것. ( *반드시 약산이여야만 함)완...

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아무튼 간에 저렇게 공통이온을 갖고 있을 때에는 강산이나 강염기를 투하해도 잠깐 동안은 pH농도에 큰 변화를 가져오지 않습니다. 나름의 저항성이 있다 이거죠. 그러한 용액을 우리는 '완충 용액' 이라고 부릅니다. 그래프를 한번 봅시다.

완충용액 구간을 나타내는 그래프

저렇게 기울기가 0에 가까운 구간있죠? 저 구간 동안은 pH농도에 저항한다는 의미입니다. 보시면 그래프의 y축이 pH농도에요.

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다양성자산은 어려울게 없습니다. 대표적인 다양성자산의 강산인 H2SO4나  가장 유명한 다양성자산인 H2CO3같이 

단 한번의 해리로 H이 모두 떨어져 나가는 물질이 아닌, 여러 차례의 해리가 있는 산을 다양성자산이라 합니다.

 

다양성자산의 특징으로는 해리가 진행되면 진행될수록 해리상수의 값이 낮아지는 경향을 보인다는 것입니다. 

 

이는 무엇을 의미할까요? 해리가 진행되면 될수록 더 이상 해리하기가 힘들어진다는 의미입니다. 

그렇기 때문에 Ka1 > Ka2 > Ka3 >.... 이러한 부등식을 가집니다. 뭐 이양성자산, 삼양성자산정도가 대부분이고 그 이상의 양성자산은 거의 존재하지 않습니다. 

 

다양성자산에 대한 그래프입니다. 

다양성자산 (아미노산) 그래프 <출처 - 네이버 블로그 'Archive for everything>

* 염 용액이란 무엇인가?

- 염 용액은 해리가 되면서 H이나 OH가 아닌 나머지 애들이 용액상에 존재하는 것을 말합니다. 예를 들면

NaOH + HCl은  만나면 H2O와 NaCl이라는 염을 생성하게 됩니다. 이 염에도 산&염기적 성질을 띠긴 합니다. 우리는 이번에 그걸 알아보려 해요.

 

1) 염이 물에 녹았을 때, 음이온과 양이온이 둘 다 반응하지 않을 경우

이 경우는 염의 pH농도는 중성입니다. 보통 강산의 짝염기인 음이온과 1족의 양이온,2족의 양이온으로 이루어진 염이 여기에 속합니다. 

EX) NaCl , Ba(NO3)2, RbClO4

 

여기서 외워두고가면 좋을 Tip.

대표적인 강산 7가지 : HCl, HBr, HI, HNO3, HClO3, HClO4, H2SO4

 이 강산들의 짝염기는 각각 순서대로 Cl, Br, I, NO3, CIO3, CIO4, HSO4입니다. 

보시면 염이 중성을 띠는 경우의 예시로 적어드린 애들을 보면 강산의 짝염기를 다 포함하고 있습니다. 그리고 죄다 1족,2족 양이온이지요.

 

2) 염이 물에 녹았을 때, 음이온만 반응할 경우

이 경우의 염의 pH농도는 염기성입니다. 약산의 짝염기인 음이온과 1족의 양이온 혹은 2족의 양이온이 만나서 염을 이룹니다. 예시로는 NaCIO, RbF, BaSO3가 있습니다. 

 

약산은 굳이 외울필요는 없습니다만 이제 문제를 많이 풀어보신분들은 딱봐도 '아, 이거 약산이네' 하는 것들이 보일겁니다. 위에 예시로 적은 애들보면 CIO의 짝염기는 HClO로 대표적인 약산 (하이포아염소산)입니다. 또한 F의 짝염기는 

진짜 제일 유명한 약산인 HF입니다. SO3 역시 H2SO3로 대표적인 약산 중 하나이구요. 

 

3) 염이 물에 녹았을 때, 양이온만 반응할 경우

이 경우의 염의 pH농도는 산성입니다. 약염기의 짝산인 양이온 또는 2가이상의 양이온들과의 만남으로 이루어진 애들이 여기에 속합니다. 

예시) NH4NO3 , AlCl3 ,  Fe(NO3)3

 

4) 염이 물에 녹았을 때, 음이온&양이온 둘다 반응할 경우

이 경우에는 섣불리 판단할 수 없습니다. 이 경우에는 물과 반응하는 애가 누군지 봐야합니다. 상대적인 세기를 비교해야해요. 

 

 

우리 그럼 염용액의 pH농도를 예측해보는 문제 하나만 풀어보도록 합시다. 그 전에 미리 빨리 외우시고 오세요!

브라운 일반화학 14판 16장 10절 예제 문제 

위에 총 5개의 화학식들이 주어졌습니다. 전부 염 용액들인데요. 이들의 pH농도를 판단해보도록 합시다.

먼저 a는 어떤가요? 대표적인 약산인 아세트산의 짝염기가 보입니다. 그리고 Ba이라는 2가 양이온이 있네요.

따라서, a번은 염기성입니다.

 

그 다음은 b번 봅시다. 오 이건 섣불리 판단이 불가합니다. 일단 대표적인 약염기인 암모니아의 짝산 NH4가 보이구요.

대표적인 강산 HCl의 짝염기인 Cl이 보입니다. 이 둘이 물과 반응할 때의 상대적 세기는 아무래도 NH4가 더 세겠죠?

왜냐? Cl의 짝이 진짜 겁나 강한 산인 HCl이기 때문에 힘을 못씁니다 ㅠㅠ 그래서 상대적으로 쎈 NH4가 물과 더 잘 반응하겠죠? 그렇다면!  b번은 산성이 되겠습니다. (NH4는 지금 짝'산'이니까요) 

 

c번 볼게요. 일단 바로 볼 수 있는 것은 강산인 HBr의 짝염기인 Br입니다.  그러면 얘는 pH농도에 어떠한 영향도 미치지 않습니다. 그러면 이제 다른 애들을 볼게요. 얘는 좀 어렵습니다. 잘 나오지 않는 '아민'의 짝산이 나왔네요. CH3NH3는 아민 (CH3NH2)의 짝산입니다. 따라서, 약염기의 짝산이 나왔으므로  c번은 산성입니다.

 

d번 볼게요. KNO3입니다. NO3는 대표적인 강산의 짝염기이므로 중성입니다.

 

e번 볼게요. 얘도 대표적인 강산인 HClO4의 짝염기인 ClO4가 있으므로 얘는 어떠한 영향도 주지 않습니다.

근데 하나 걸리는게 있습니다. 강산의 짝염기와 반응하는 애들은 1족,2족의 원소일텐데 알루미늄은 3가 양이온을 가지는애입니다. 그럼 얘는 뭘까요?  이 경우는 산성이 됩니다.  큰 양전하를 가지고 있는애들은 산성의 성질을 가집니다. 

 

 

* 염 용액 많이 어렵죠? 이해합니다. 제가 설명이 부족한 탓이니 ㅠ 염 용액이 잘 나오는 편은 아니지만 출제된다면 충분히 수험생들 멘탈 흔들만한 문제라 저는 꾹 참고 보고 가시는 것을 추천합니다.

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강산과 강염기는 거진 100% 가까이 이온화된다고 봐도 무방하기 때문에 사실 농도계산에 큰 어려움은 없었습니다. 중요한 것은 약산과 약염기입니다. 얘네가 나오는 순간부터 이제 고려해야할 상황이 조금 많아집니다. 그렇기에 연고대 편입화학시험에서도 약산과 약염기에 관한 문제가 주로 출제되곤 합니다. 

 

문제 하나 풀어봅시다.

화학식이 복잡해보이지만 친절하게도 산성 수소가 하나라고 알려주었습니다. 그러면 다음과 같이 설정하면 됩니다.

여백의 미 락트산 H+ 락트산 이온
초기 0.10M 0 0
반응 중 -x +x +x
평형 0.1-x x x

세팅은 이정도로 하고, 이제 주어진 락트산의 pH농도를 이용하여 문제를 풉시다. 

이렇게 나왔는데 그냥 x에다 따닥 대입하면 끝아닙니까? 아닙니다. 우리는 지금 한가지를 약속하고자 해요

만약 초기 농도의 5% 미만의 x값이 나온다면 근사식을 사용해도 좋다.

 

아, 이게 뭐냐구요? 보시면 우리가 구한 x값은 3.63*10^-3입니다. 근데 초기농도 0.1에다가 0.05를 곱하면 5*10^-3

으로 초기농도의 5%값은 x값보다 큽니다. 따라서 근사식을 사용해도 좋다~ 이 말이죠. 그럼 아래를 봅시다.

이렇게 풀어도 무방하다 이겁니다. 그러면 우리는 x를 이미 알고 있으니 대입해서 해리상수 Ka값을 구하면

1.32*10^-4 라는 값이 나옵니다.

 

어렵지 않죠? 사실 지금하는 것들은 바로 뒷단원인 수용액 평형을 위한 초석에 불과합니다.

 

마지막으로 이온화 백분율 공식만 적고 끝내겠습니다. 이온화란게 뭔가요? 물질이 해리되면 각각 산과 염기로 이온화되죠? 똑같아요. 우리가 화학평형상수 값을 구할 때 쓰던 공식이 이온화 공식입니다. 이제 거기에 100(%)만 곱해주면 그게 이온화 백분율 공식이 되는겁니다. 이온화가 높다는 것은? 강산이거나 강염기라는 의미가 되겠죠!

 

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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. 

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짝산과 짝염기는 산염기 평형을 배우는데 있어서 반드시 알아야할 용어입니다. 이는 화학반응식을 통해 알아보도록 합시다. 

위 화학 반응식을 볼까요? 브뢴스테드&로우리 정리에 의하면 위 식에서 H를 내어준 애는 누구인가요?

HNO2죠? 그럼 얘는 산이라고 볼 수 있겠습니다. 그쵸? 그럼 반대로 H2O는 H를 받았습니다. 따라서 얘는 염기가 되겠군요. 이젠 생성물 쪽을 봅시다. NO2는 HNO2가 H을 내어줌으로써  빈털털이가 된 녀석입니다. 따라서, 다시 H를 받고자 하려는애가 됩니다. 역으로 생각해보시면 됩니다. 생성물인 NO2와 H3O가 '반응물' 이라고 생각하시는 겁니다.

그러면 NO2는 H을 받으려고 하는 염기라고 볼 수 있겠죠? 여기에 '짝'이라는 수식어를 붙여주는겁니다. 

따라서 HNO2의 짝염기는 NO2다! 라고 정의하는 것입니다.

 

뒤에서 더 자세히 배우겠지만 HNO2는 물보다 강한 산입니다. 그렇기 때문에 HNO2의 짝염기는 상대적으로 그 힘을 크게 발휘하지 못해서 역반응이 일어나기엔 어렵습니다. 

* 헷갈리시면 안됩니다. HNO3가 대표적인 강산이고 HNO2는 강산은 아닙니다!

 

 

근데 여기서 주목해야할 것은 H2O입니다. 저 친구는 브뢴스테드&로우리 정리에 따르면 산이 되기도하고 염기가 되기도 합니다. 단지, 상황에 따라 달라지는 것입니다. 위 반응식에서는 물과 만나는 물질이 물보다 강한 산이기 때문에  물은

염기가 된 것입니다. 

 

이러한 물질을 우리는 '양쪽성 물질' 이라고 정의합니다.  

 

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