일반화학 / 수용액, 산과 염기 (1) - 전해질, 산과 염기

본 포스팅은 네이버 블로그에 링크걸어 둔 포스팅입니다.

(http://blog.naver.com/pysung0409/220990918587)

1. 전해질

전해질이란 용매에 녹였을 때 전기가 흐르는 물질입니다.

대표적인 예로 소금이 있어요. 소금은 NaCl 로, 물에 녹이면 Na+ 이온과 Cl- 이온으로 나뉩니다.

이렇게 이온화 된 소금은 전류를 흘려주면 전류가 통하게 됩니다.

이 때, 이렇게 전류가 흐르게 되는 능력을 전기 전도도(electrical conductivity) 라고 합니다. 전기 전도도가 높으면 전류가 잘 흐르겠지요.

그럼 물에 녹이면 다 전류가 흐르는가? 아니에요. 대표적인 예로 설탕이 있어요.

설탕은 앞에서 보았듯 대표적인 혼합물로, 설탕 입자는 물에 녹아 이온화되지 않으므로 +,- 를 가지지 않고

전류가 흐르지 않게 됩니다.

애초에 물 자체가 전류가 흐르지 않나요?

네 안흐릅니다! 실제 100% 순수한 물이라면 전류가 흐르지 않아요.

H2O 분자로만 이루어진 물은 +,- 를 띄지 않으므로 전류가 흐르지 않습니다.

(아주 적은 양이 자동으로 이온화되어 전류가 흐른다고 하지만 패스)

여하튼, 물같은 용매에 녹아 이온화되어 전류를 흐르게 하는 물질을 전해질 이라 합니다.

2. 센 전해질, 약한 전해질

전해질이라 해도 이온화되는 정도가 다릅니다.

물에 녹아 거의 완전히 이온으로 되는 물질을 센 전해질이라 합니다.

반대로 물에 녹아도 이온화가 잘 되지 않는 물질을 약한 전해질이라 합니다.

3. 산, 염기

산과 염기에 대한 정의는 아주 다양했어요. 화학에서 주로 사용되는건 Arrhenius의 정의입니다.

물에 녹아 H+ 이온(양성자)을 만들어내는 물질을 산(acid)이라 합니다.

물에 녹아 OH- 이온(수산화이온)을 만들어내는 물질을 염기(base)라 합니다.

즉, 산과 염기도 물에 녹아 전류를 흐르게하는 전해질이라 할 수 있겠네요.

4. 센 산, 센 염기 / 약한 산, 약한 염기

2.와 3.을 합쳐봅시다. 물에 녹아 거의 다 이온화가 되는걸 센 전해질이라 했지요.

그리고 물에 녹아 H+ 이온을 내놓는 걸 산이라 했어요.

합치면, 물에 녹아 H+ 이온으로 거의 다 이온화가 되는 것을 센 산(strong acid), 또는 강산이라 합니다.

마찬가지로, 물에 녹아 OH- 이온으로 거의 다 이온화가 되는 것을 센 염기(strong base), 또는 강염기라 합니다.

센 산의 예로는 HCl, HNO3, H2SO4 등을 들 수 있어요. 이걸 물에 녹이면 다음과 같이 됩니다.

HCl → H+(aq) + Cl-(aq)

HNO3 → H+(aq) + NO3-(aq)

H2SO4 → H+(aq) + SO4-(aq)

이처럼 H+ 이온을 내놓고있어요. 거의 모든 분자가 이온화되므로 센 산입니다.

센 염기의 예로는 NaOH, KOH 등을 들 수 있어요.

NaOH(s) → Na+(aq) + OH-(aq)

KOH(s) → K+(aq) + OH-(aq)

OH- 이온을 내놓고 있어요. 거의 모든 분자가 이온화되므로 센 염기에요.

센 산, 센 염기가 있다면 약한 산, 약한 염기도 있겠지요?

약한 산의 대표적인 예로는 아세트산이 있어요. 식초의 주 성분이지요.

아세트산은 CH3COOH 로 나타낼 수 있어요. 물에 녹으면 다음과 같이 됩니다.

CH3COOH(aq) → CH3COO-(aq) + H+(aq)

H+ 이온을 내놓고 있어요. 다만 CH3COOH는 수용액에서 1% 정도만 이온화됩니다.

99%는 이온화되지 않고 그대로 있어요. 그래서 약한 산(weak acid), 또는 약산이라 합니다.

약한 염기로는 암모니아(NH3)를 예로 들께요. 암모니아를 물에 녹이면 다음과 같아요.

NH3(aq) + H2O(l) → NH4+(aq) + OH-(aq)

NH3는 물과 결합해 OH-를 내놓는 염기에요. 이 때 약 1%밖에 결합하지 않기 때문에

99%의 NH3는 그대로 남아있어요. 그래서 약한 염기(weak base), 또는 약염기라 합니다.