일반화학 ; 산과 염기

소개글

일반화학 ; 산과 염기에 대한 보고서 자료입니다.

목차

서론………………………1Page

본론…………………2~13Page
1. 산과 염기…2~3Page
Figure 1…3Page
2. 산과 염기… 3~4Page
3. 산과 염기……… 4~7Page
Figure 2…6Page
4. 물의 산-염기 성질…… 7~9Page
5. H-산도의 측정……9~11Page
6. 산과 염기의 세기…… 11~13Page
Figure 3…13Page

결론……………………13Page

참고문헌………………14Page

본문내용

식을 사용하여 계산된 것과 다를 수 있다. 마찬가지로 용질의 실제 또는 “유효한” 농도는 본래 용액에서 용해된 물질의 양으로부터 우리가 생각할 수 있는 값과 다를 수 있다. 마치 이상 기체 방정식과 비이상 기체 거동 사이의 불일치를 보정하기 위해 van der waals 방정식과 다른 방정식들을 사용하는 것처럼 용액에서도 비이상적인 거동을 설명할 수 있다.
농도를 유효 농도인 활동도로 바꾸어 놓는 것도 한 방법이다. 정확히 말하면 용액의 pH를 다음과 같이 정의한다.
pH = (식 3)
는 이온의 활동도이다. 이상 용액에서 활동도는 숫자상으로 농도와 같은 값을 갖는다. 실제 용액에서 활동도는 농도와 보통 다르고 때때로 상당히 다르다. 용질 농도를 알면 열역학에 기초를 둔 믿을 수 있는 방법으로 활동도를 예측할 수 있다. 하지만 상세한 내용은 이 교과서 범위를 벗어난다. 따라서 (식 1)로부터 계산된 용액의 pH는 측정한 용액의 pH와 보통은 같지 않다는 것을 기억하고 있어야 한다. 왜냐하면 몰농도로 나타낸 이온 농도와 이온의 활동도 값은 숫자상으로 같지 않기 때문이다. 여기서 논의할 때는 농도를 계속하여 사용하기로 한다. 하지만 이러한 접근법은 용액 상에서 실제 일어나는 화학적 과정의 어림값만 얻을 수 있다는 것을 안다는 것이 중요하다.
실험실에서는 pH 미터를 사용하여 용액의 pH를 측정한다. 몸 속에 있는 액체들은 위치와 기능에 따라 pH가 매우 다른 것을 표에서 볼 수 있다. 낮은 pH값(높은 산도)을 가지는 위액은 소화를 도와준다. 반면에 산소를 전달하기 위하여 혈액은 보다 높은 pH값을 가져야 한다.
pH 척도와 유사하게 pOH 척도를 수산화 이온 농도의 음의 로그값으로 나타낼 수 있다. 따라서 pOH는 다음과 같이 정의된다.
pOH = (식 4)
이제 25℃에서 물의 이온곱 상수를 다시 살펴보자.
양변에 음의 로그를 취하면 다음과 같이 된다.
pH와 pOH의 정의에 따라 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.
pH + pOH = 14.00 (식 5)
(식 5)는 이온 농도와 이온 농도 사이의 관계를 나타내는 또 다른 방법의 하나이다.
6. 산과 염기의 세기
센 산(strong acid)은 센 전해질로, 실제로는 물에서 완전히 이온화한다고 가정한다. 대부분의 센 산은 무기산이다. 염산(), 질산(), 과염소산(), 황산()이 여기에 속한다.
는 이양성자산인 것에 유의한다. 여기서는 첫 번째 단계의 이온화만 나타내었다. 평형에서 센 산 용액 속에는 이온화하지 않은 산 분자가 없을 것이다.
대부분의 산은 물에서 극히 일부분이 이온화한다. 이런 산을 약한 산(weak acid)이라 한다. 평형에서 약한 산 용액은 이온화하지 않는 산 분자, 이온 및 짝염기의 혼합물을 포함한다. 약한 산의 예로는 플루오린화수소산(), 아세트산(), 암모늄 이온() 등을 들 수 있다. 이 범주에 속하는 산의 세기는 이온화 정도에 따라 달라진다. 약한 산의 이온화는 이온화 평형 상수와 관련된다.
센 산과 마찬가지로 센 염기(strong base)는 모두 몰에서 완전히 이온화하는 센 전해질(strong electrolyte)이다. 알칼리 금속 수산화물과 몇 가지 알칼리 토금속 수산화물은 센 염기이다[모든 알칼리 금속 수산화물은 물에 녹는다. 알칼리 토금속 수산화물 가운데 와 는 녹지 않고, 와 는 조금 녹고, 는 녹는다]. 몇 가지 센 염기의 예를 들면 다음과 같다.
엄밀히 말하면, 이러한 금속 수산화물은 염기가 아니다. 왜냐하면 양성자를 받을 수 없기 때문이다. 하지만 금속 수산화물이 이온화하면서 생긴 수산화 이온()은 염기이다. 왜냐하면 수산화 이온은 양성자를 받을 수 있기 때문이다.
그래서 또는 다른 금속 수산화물을 염기라고 말할 때는 실제로 수산화물에서 나온 을 이야기한다.
약한 염기(weak base)는 약한 산과 마찬가지로 약한 전해질(weak electrolyte)이다. 암모니아는 약한 염기이며, 물에서 다음과 같이 극히 일부분만 이온화한다.
가 처럼 이온화하지 않는 것을 주목하라. 은 갈라져 이온화하지만, 는 쪼개져 이온을 생성하지 않기 때문이다.
짝산-짝염기 쌍은 다음과 같은 특성을 가진다.
1. 산이 센 산이면 그 짝염기는 측정될 만한 세기를 가지고 있지 않다. 그러므로 센 산인 의 짝염기인 은 매우 약한 염기이다.
2. 수용액에 존재하는 가장 센 산은 이다. 보다 더 센 산은 물과 반응하여 와 산의 짝염기를 생성한다. 따라서 보다 더 센 산인 은 다음과 같이 물과 완전히 반응하여 과 으로 된다.
보다 약한 산은 물과 일부 반응하여 과 그의 짝염기를 생성한다. 예를 들면, 다음과 같은 평형은 거의 왼쪽으로 쏠려 있다.
3. 이온은 수용액에 존재하는 가장 센 염기이다. 보다 센 염기는 물과 반응하여 와 그의 짝산을 생성한다. 예를 들면, 산화 이온()은 보다 센 염기이므로 다음과 같이 물과 완전히 반응한다.
이런 이유로 산화물 이온은 수용액에 존재하지 않는다.
◈결론◈
지금까지 산과 염기에 대해 알아보았다. 고전적인 방법의 산-염기 정의가 아닌 근대적인 방법인 의 정의와 현대적 방법인 와 의 이론을 살펴봄으로써 산과 염기에 대해 알았다. 의 정의는 수소 이온()과 수산화 이온()에 따라, 의 정의는 양성자 주개/받개에 따라, 의 정의는 전자쌍 받개/주개에 따라 정의된다. 또한 물이 산의 성질과 염기의 성질을 갖고 있는 양쪽성 물질이라는 것도 살펴보았다. 그리고 pH를 측정함으로써 pH값을 확인할 수 있었다. 산과 염기의 세기는 물에서 이온화되는 정도로 정해지며, 우리는 이러한 것을 통해 생활에 알맞게 사용하고 있다.
참고문헌
1. Raymond Chang, 일반화학, 자유아카데미, 522~556쪽, 2008(제 5판)
2. OXTOBY · GILLIS · NACHITRIEB, 현대일반화학, 자유아카데미, 357~396쪽, 2002(제 4판)
3. McMURRY·FAY, 일반화학, 청문사, 521~ 560쪽, 2009(제 5판)
4. John W.Hill, Doris K. Kolb, 화학의 세계 - 화학이 좋아지는 책, 라이프사이언스, 158~165쪽, 2007(제 11판)

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