산-염기 중화 반응

 

  3. 수용액의 성질

 

3.1 물의 자체 이온화

 

용질이 녹아 있는 수용액은 여러 성질을 갖는다. 따라서 용액을 성질에 따라 분류하는데, 그 기준이 되는 성딜 또한 다양하다. 예를 들어, 수용액이 전기를 통하는지에 따라 전해질 수용액과 비전해질 수용액으로 구분하기도 한다. 이 절에서는 산-염기와 관련된 수용액의 성질을 표현하는 방법에 대해 학습해보자.

앞에서 아레니우스 산은 물에 녹아 H+를 생성하는 물질이고, 아레니우스 염기는 물에 녹아 OH-를 생성하는 물질이라는 것을 알아보았다. 여기에서 주목할 점은 산 또는 염기를 ‘물(H2O)에 녹인다'는 점과 산성 수용액의 특징의 원인이 되는 H+ 염기성 수용액의 특징의 원인이 되는 OH-를 합하면 H2O가 된다는 점이다. 실제로 순수한 물에서조차 극히 일부이기는 하지만 물이 H+와 OH-로 해리된다. 이것을 식으로 나타내면 다음과 같다.

    H2O(l) → H+(aq) + OH-(aq)

또는

    H2O(l) + H2O(l) → H3O+(aq) + OH-(aq)

H+(aq)와 H3O+(aq)는 모두 H+ 이온이 물에 의해 둘러싸인 형태들을 나타내는 표현 방법으로, 같은 상황을 표현한다는 것에 유의하여라. 이와 같이 물이 해리하는 과정을 자체 이온화라고 부르기도 한다.

물의 자체 이온화는 평형 상태에 이르는 또 다른 예의 하나이다. 이미 살펴본 평형 상태에는 기체 상과 액체 상 또는 고체 상 사이의 평형(평형 증기압)과 용해 과정에서의 용해 평형이 있다.

물의 자체 이온화가 평형에 이르는 과정이기 때문에 평형 상태에서 물의 자체 이온화에 의해 생긴 H3O+(aq)와 OH-(aq)의 몰농도는 일정한 규칙을 지킨다는 점이다. 즉,

    [H3O+(aq)]x[OH-(aq)] = 일정

이며, 25℃에서는

    [H3O+(aq)]x[OH-(aq)] = 1.0x10-14

이다. 이 관계는 순수한 물에서 뿐 아니라, 모든 수용액에서 성립된다는 점은 아주 중요하다. 이것은 [H3O+(aq)]가 증가하면 [OH-(aq)가 감소하고, [H3O+(aq)]가 감소하면 [OH-(aq)가 증가한다는 것을 알려준다.

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