제13장산과염기4

본문내용

H2 + H2O CH3CH3NH3+ + OH-
처음
0.1
0
0
반응
-y
+y
+y
평형
0.1-y
y
y
Kb =
pH가 11.80이어서 pOH는 2.2이다. [OH-1] = 10-2.2
여기에서 [OH-1] = y를 구하면 [OH-] = y = 6.31 x 10-3
Kb = = 3.98 x 10-4
2) CH3CH2NH3+ CH3CH2NH2 + H+
처음
0.1
0
0
반응
-x
+x
+x
평형
0.1-x
x
x
Ka =
= Ka x 0.1 = (0.25 x 10-10) x 0.1 = 2.5 x 10-12
x =[H+] = 1.58 x 10-6
pH = 5.8
(Ka x Kb = Kw , Ka = = = 0.25 x 10-10)
V. 약한 산 혼합물의 pH
세기가 크게 다른 두가지 약한 산이 용액에 들어 있는 경우
풀이)1. 용액의 pH ?
일단 H+의 공급원이 어느 분자로부터 오는지를 생각
1M HCN(Ka = 6.2 x 10-10)
5M HNO2(Ka = 4.0 x 10-4) H+의 주공급원
Ka = = 4.0 x 10-4
처음
5
0
0
반응
-x
+x
+x
나중
5-x
x
x
Ka = = 4.0 x 10-4
x = 4.5 x 10-2
-log[H+] = pH = 1.35
2. 평형상태에 있는 CN-의 농도는?
이 혼합용액 속의 H+의 농도는 위의 문제에서 구했으므로
Ka = = = 6.2 x 10-10
[CN-] = 1.4 x 10-8 M
VI. 분자구조와 산의 세기
산의 세기는 얼마나 쉽게 H+를 잃어버리는가 혹은
산의 H-X 결합에서 H+가 얼마나 쉽게 떨어질 수 있는가에 달려있다.
1. H-X
상대적 세기를 결정하는 두가지 요소
①결합의 극성
극성이 클수록 H+ 가 더 쉽게 떨어져 나갈 수 있다
같은 주기에 있는 원소의 경우
같은 주기에 있는 원소들을 보면 오른쪽으로 가면서 원자반경이 서서히 감소하기 때문에
산의 세기가 X원자의 크기에 덜 영향을 받는다.
이런 경우는 H-X의 극성이 산의 세기를 결정짓는 주 요인이 됨
예) H2O < HF
②결합의 세기
얼마나 강하게 양성자가 붙어있는가 하는 것
X원자의 크기가 중요
X원자의 크기가 클수록 결합이 더 약해져서 산의 세기가 더 커짐
HF HCl HBr HI 의 경우
HF HCl HBr HI 의 경우 주기가 달라지면서 원자반경이 급격히 증가하기 때문에
X원자의 크기가 산의 세기를 결정하는데 있어서 주 요인이 됨
예)HF < HCl < HBr < HI
2. 산소산의 경우
산소산의 구조는 H-O-Y-
결합의 극성이 산소산의 상대적 세기를 결정
Y가 전기음성도가 크면 H-O결합이 상대적으로 극성화된다
HClO > HBrO > HIO 순으로 극성이 커짐
(HO)mYOn 계통의 산소산
산소원자가 하나씩 증가함에 따라 염소원자는 더욱 음전하가 증가.
결과적으로 수소원자의 산성이 더욱 강해짐
HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4
즉 전기음성도가 대단히 큰 “O\"원자들이 염소원자와 O-H 결합으로부터 전자를 끌어낼 수
있기 때문에 OH의 극성은 커짐, 결합은 약해짐
3. 유발효과
분자의 다른 부분도 역시 산의 세기에 영향을 미칠 수 있음
CH3COOH(아세트 산) < ClCH2COOH(클로로아세트산)
클로로아세트산이 아세트산 보다 100배 더 강산인 이유는?
전기적으로 음성인 염소의 유발효과 때문이다.
(카르복시기 부근의 전기적으로 음성인 기의 영향으로 산은 불안정화 되고
그 산에 대응하는 음이온은 안정화되어 센산이 된다)
전자를 끌어 당기는 힘의 순서로 나타낸 작용기의 목록
CH3- H- CH2=CH- C6H5- HO- CH3O- I- Br- Cl-
4. 공명안정화
ROH < ArOH < RCOOH(알코올, 페놀 및 카르복시산은 모두 OH기를 갖고 있다.)
짝산에 대응하는 음이온의 공명안정화 때문
페녹시화이온의 산소는 방향족 고리에 인접해 있으며 음전하는 부분적으로 방향족 파이구름에
의해 비편재화
풀이)① > ② > ③ > ④
산소산의 구조는 H-O-Y-
결합의 극성이 산소산의 상대적 세기를 결정
Y가 전기음성도가 크면 H-O결합이 상대적으로 극성화된다
HClO > HBrO > HIO 순으로 극성이 커짐
VII. 염의 산-염기 성질
1. 중성용액을 만드는 염
강산과 강염기로 된 염
KCl, NaCl, NaNO3, KNO3 와 같은 염의 수용액은 중성을 나타내는 이유?
센산의 짝염기는 물 분자보다 H+에 대한 친화력이 훨씬 작아 pH에 아무런 영향 안 줆
센염기로부터 나온 Na+ K+ 같은 양이온도 H+에 대한 친화력 없고 H+를 낼 수도 없음
중성염은 중성, 염기성염은 염기성, 산성염은 산성
2. 염기성 용액을 만드는 염
약산과 강염기로 된 염
NaC2H3O2 수용액의 주성분은 Na+, C2H3O2-, H2O이다.
Na+ 은 산이나 염기의 성질을 갖지 않는다
C2H3O2-은 약한 산의 짝염기이다. H2O과 반응하여 양성자하나를 받는다.
따라서 용액의 pH는 염기성이 된다.
NaC2H3O2, KCN, Na2CO3, K2S
풀이)
이용액의 주성분은 Na+, F-, H2O이다.
Na+ 은 산이나 염기의 성질을 갖지 않음
F-은 양성자에 대한 어느 정도의 친화력을 가질 것임
F-(aq) + H2O(l) HF(aq) + OH-(aq)
Kb 값은 HF의 Ka 값과 Kw값으로부터 계산
(HF에 대한) =
F-(aq) + H2O(l) HF(aq) + OH-(aq)
처음
0.03M
0
0
평형
0.03 - x
+x
+x
pH = 7.831
3. 산성용액을 만드는 염
강산과 약염기로 된 염
NH4Cl을 물에 녹이면 NH4+ 와 Cl-이온이 생성된다
Cl-이온은 H+에 대한 친화력이 없고
NH4+는 약한 산과 같이 행동한다
NH4+(aq) NH3(aq) + H+(aq)
이 용액의 pH는 산성이 된다
풀이)
이용액의 주성분은 NH4+, Cl-, H2O이다.
NH4+과 H2O는 모두 H+를 낸다.
NH4+(aq) NH3(aq) + H+(aq)
NH3에 대한 Kb 값이 주어져 있으므로
처음
0.1M
0
0
평형
0.1 - x
+x
+x
pH = 5.13

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제13장산과염기4,   화학,   일반화학,   산,   염기