ben-sturoom.gif

Chapter7. 산과 염기의 반응

Ⅲ-7-1. 산과 염기     

Ⅲ-7-2. 중화반응       

Ⅲ-7-3. 염과 가수분해   

Ⅲ-7-4. 완충 용액

학습목표

 1. 산, 염기에 대한 브뢴스테드 로우리의 정의를 안다.
 2. 산 염기의 세기를 이온화도와 이온화 상수로 안다.
 3. 용액의 pH로 용액의 성질을 안다.

1-1. 산과 염기
[1] 산, 염기의 정의
(1) 일반적 정의(Boyle의 정의)

산(Acid)

염기(Base)

① 맛 ; 신맛

① 맛 : 쓴맛

② 리트머스반응 (청→적).BTB(황색)
    메틸오렌지(붉은색)

② 리트머스반응 (적→청).BTB(주황)
    페놀프탈레인(붉은색)

③ 이온화 경향 큰 금속과 반응 ⇨H2

③ 촉감 ; 미끈미끈함.

④ 염기와 중화

④ 산과 중화

⑤ 수용액은 전해질 ▶ 전류 잘 통함

⑤ 수용액은 전해질 ▶ 전류 잘 통함.

(2) 개념적 정의

 

※루이스(Lewis)의 산 염기 : 비 공유전자쌍을 주고받음에 따라 분류
  ① 산(Acid) : 비 공유전자쌍을 받는 분자나 이온.
  ② 염기(Base) : 비 공유전자쌍을 주는 분자나 이온.

 (3)
짝산과 짝염기 ; H+의 이동에 의해 산과 염기로 되는 물질의 짝(쌍)
       산 CH3COOH의 짝 염기 : CH3COO-
       염기 H2O의 짝 산 : H3O+

  (4) 양쪽성 물질 : 양성자(H+)을 줄 수도 받을 수도 있는 물질.
    (예) H
2O, HCO3-, HSO4-, HS-, H2PO4-

 [2] 산, 염기의 분류
  (1) 산의 염기도 :
산의 H+의 수
  *
산 1mol이 완전히 이온화된다는 가정 하에서 얻을 수 있는 H+의 mol수.
   (예) 1염기 산(1가산) : HCl, HNO
3, CH3COOH
          2염기 산(2가산) : H
2SO4,H2CO3, H2S. 3염기 산(2가산) : H3PO4

 (2) 염기의 산도 : 염기의 OH+의 수
 *
염기 1mol이 완전히 이온화 될 때 낼 수 있는 OH-의 mol 수.
  (예) 1산 염기(1가 염기) : NaOH, KOH,NH
4OH
         2산 염기(2가 염기) : Ca(OH)
2, Ba(OH)2. 3산 염기(3가 염기) : Al(OH)3.


1-2. 산 염기의 세기.

 [1] 이온화 도와 산 염기의 세기
 (1)
이온화도(전리도=α) 0<α≤1
 

 (2) 강 전해질과 약 전해질


     수용액중의 ion수 많으면 ▶강 전해질(염산(aq)의 ion의 수가 많다)
     용액중의 ion수적으면 ▶ 약 전해질(아세트산(aq) ion의 수가 적다)

  ☆ α의 값 大 : 강 전해질(강산, 강염기, 수용성 염)
      α
의 값 小 : 약 전해질(약산, 약염기)

※ 전해질의 이온화도(0.1M,18℃)

전해질의 이온화식(강 전해질)

α

전해질의 이온화식 (약 전해질)

α

HCl → H++ Cl-

0.92

NH3 + H2O → NH++ OH-

10-2

HNO3 → H++ NO3+

0.92

CH3COOH → CHCOO-+ H+

10-2

H2SO4 [→ H++ HSO4-

0.61

H2CO3 → H++ HCO3-

10-3

 ③ Ostwald의 희석율
 * 같은 물질일때
온도가 높을수록, 농도가 묽을수록 이온화도(α)의 값은 크다.

(3) 산과 염기의 용액의 이온화 상수(전리평형상수)
 ① 산 HA가 물에 녹으면 다음과 같이 이온화 평형을 이룸.
      HA(aq) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + A-(aq)
 
묽은 산 수용액은 물의 양은 매우 많아 [H2O]농도는 거의 변하지
   않음      ∴ [H
2O]를 상수로 보아 ▶ K[H2O] = Ka라 놓으면
     (Ka = 산의 이온화 평형상수 ▶ 온도의 상수)
   ㉮ Ka의 값 ▶ 大 : HA가 대부분 이온화하여 H
3O+와 A-로 됨 ▶ 강산
   ㉯ Ka의 값 ▶ 小 : HA가 대부분 이온화되지 못한 분자 상태로 존재.  
                             [H
3O+]와 [A-]가 작음. ▶ 약산
  ② 염기 B는
B + H2O ↔ BH+ + OH-- 로 이온화 됨.
    

    ㉮ Kb의 값 ▶ 大 : 강 염기

  ③ Ka와 이온화도 α의 관계
      약산 HA의 농도 = Cmol/L, 이온화도 = α라 하면 이온화상수 = Ka라 하면     

      
                (단, 약산 약염기에서 α의 값이 매우 작으므로 1-α ≒ 1이라 가정)       
   
        * Ka(Kb)의 값 大 : 강 전해질         Ka(Kb)의 값 小 : 약 전해질

 <문> 어떤 온도에서 0.1M인 아세트산 수용액의 이온화도 α=0.01이다. 이 온도에서 아세트산의
        이온화평형상수 Ka를 구하라

        반응식           : 
CH3COOH + H2O ↔ CH3COO- + H3O+
       초기농도        :     0.10mol                    0               0
       이온화된 농도 : -0.1×0.01              0.1×0.01     0.1×0.01
       평형시의 농도 : 0.1-0.001              1.0 × 10
-3   1.0 × 10-3    
      Ka = Cα2 = 0.1 × (10-2)2 = 1.0 × 10-5

  (3) 산 염기의 상대적 세기
   ① 산(Acid) :
양성자(H+)를 내 놓는 경향이 크면 강산(브뢴스테드-로우리의 정의)
   ② 염기(Base) :
양성자(H+) 받아들이는 경향 크면 강염기성
   ③ 짝 산, 짝 염기에서
강산의 짝 염기는 ▶ 약염기
                                   
약산의 짝 염기는 ▶ 강염기
       

   ④
평형이동 ▶약산과 약염기를 생성하는 방향으로 평형은 이동
       CH3COOH + H2O ↔ CH3COO- + H3O+의 반응은
       ∴ 역반응이 일어나기 쉽다

 (4)
이온화 평형이동(공통 이온 효과)
   * 약 전해질(약산, 약염기)이 이온화 평형을 이루고 있을 때 수용액중의 이온과 공통된 이온을
      첨가하면 공통 이온의 농도가 감소하는 방향으로 평형은 이동   

     ∴ CH3COO-이온의 농도가 증가 ▶ 역반응이 일어남.

 

 

  list   앞 글    뒷 글   main list