아레니우스의 산과 염기
1. 산
▶ 수용액에서 수소 이온(H+)을 내놓는 물질 예) HCl(aq) → H+(aq)+Cl-(aq)
2. 염기
▶ 수용액에서 수산화 이온(OH-)을 내놓는 물질 예) NaOH(aq) → Na+(aq)+OH-(aq)
3. 아레니우스 정의의 한계점
▶ 수용액에서 일어나는 반응에만 적용할 수 있는 한계가 있음
▶ 수소 이온은 수용액에서 물과 결합하여 하이드로늄 이온(H3O+)으로 존재함
▶ 수용액에서 수소 이온(H+)이나 수산화 이온(OH-)을 내놓지 않는 물질에는 적용할 수 없음
- 예) 암모니아(NH3) 분자의 경우 물에 녹아서 염기성을 나타내지만 암모니아 분자가 OH-를 내놓지 않으므로 정의할 수 없음
브뢴스테드-로우리의 산과 염기
1. 산
▶ 수소 이온(양성자)을 내놓는 분자나 이온 → 양성자(H+)주개
2. 염기
▶ 수소 이온(양성자)을 받아들이는 분자나 이온 → 양성자(H+) 받개
3. 수용액 속에서 산과 염기를 설명할 수 있음
▶ 예) 염화 수소와 물의 반응: HCl(aq)+H2O(l) → H3O+(aq)+Cl-(aq) → HCl는 H+을 내놓아 물에게 주므로 산이고, H2O은 H+을 받아 염기임
▶ 예) 암모니아와 물의 반응: NH3(aq)+H2O(l) → NH4+(aq)+OH-(aq) → NH3는 분자 내에 수소 이온은 없지만 물에 녹아 H2O로부터 H+을 받기 때문에 염기임
4. 수용액이 아닌 경우에도 산과 염기를 설명할 수 있음
▶ 예) 염화 수소와 암모니아의 반응: HCl+NH3 → NH4++Cl— → 염화 수소는 H+을 내놓으므로 산이고, 암모니아는 H+을 받으므로 염기임
5. 짝산-짝염기 관계가 존재함
6. 브뢴스테드-로우리 정의의 한계점
▶ 수용액이 아닌 경우에 일어나는 산-염기 반응은 설명할 수 있지만, 산이 이온화될 수 있는 수소 원자를 포함하고 있어야만 한다는 제한이있음 예) BF3(g)+NH3(g) → BF3NH3(g)
루이스의 산과 염기
1. 산
▶ 다른 물질의 비공유 전자쌍을 받는 물질 → 전자쌍 받개
2. 염기
▶ 다른 물질에 비공유 전자쌍을 내놓는 물질 → 전자쌍 주개
산의 세기
이온화도 : 전해질을 물에 녹였을 때 이온화되는 정도를 나타내는 값으로, 이온화도가 클수록 강전해질이고 이온화도가 작을수록 약전해질이다.
강산과 약산 : 산의 이온화도에 따라 산의 세기를 구분한다. 염산, 황산, 질산과 같은 산은 수용액 중에서 대부분 이온화한다. 반면 아세트산이나 탄산과 같은 산은 수용액에서 대부분은 분자로 존재하고 일부만 이온화한다.
강산 : 수용액에서 대부분 이온화되어 수소 이온(H+)을 많이 내놓는 산이다.
약산 : 수용액에서 일부만 이온화되어 수소 이온(H+)을 적게 내놓는 산이다.
산의 세기를 확인하는 방법-전류의 세기 측정 : 같은 농도의 여러 가지 산 수용액에서 전류를 측정하면 강산일수록 전류의 세기가 강하다. 염산은 강산이므로 이온화도가 커서 수용액 속에 존재하는 이온 수가 많다. 따라서 전류가 강하게 흐른다. 반면에 아세트산은 약산이므로 이온화도가 작아서 수용액 속에 존재하는 이온 수가 적다. 따라서 전류가 약하게 흐른다.
여러가지 산
염산(HCl) : 염화수소(HCl) 기체를 물에 녹인 용액으로, 진한 염산은 염화수소가 약 35% 녹아 있는 수용액이다. 염화수소는 염화나트륨에 진한 황산을 가하고 가열하면 발생하는 무색 기체로, 강한 자극성 냄새가 나며 물에 잘 녹아 염산이 된다.
염화수소는 암모니아 기체와 만나면 염화암모늄의 흰색 가루를 만드는데, 이 가루는 아주 미세하므로 흰 연기가 피어오르는 것처럼 보인다. 이 반응은 염화수소와 암모니아의 검출법으로 사용된다.
염산은 강산으로, 위에서 분비되는 위액의 주성분 물질이다.
황산 : 황을 태울 때 생성된 이산화황을 산화시켜 삼산화황을 생성하고, 삼산화황을 생성하고, 삼산화황을 물에 녹여 황산을 만든다.
진한 황산 : 농도가 98%로 비휘발성이며, 냄새가 없는 무겁고 점성이 큰 무색 액체이다.
진한 황산은 수분이 거의 없어 이온화하지 못하므로 산성을 거의 나타내지 못하나 강한 산화력을 가지고 있어 산과 반응하지 않는 구리를 녹일 수 있다.
묽은 황산 : 진한 황산과는 달리 산화력이나 흡습성, 탈수 작용은 없다. 그러나 강한 산성을 나타내므로 구리와는 반응하지 않지만 반응성이 큰 다른 금속과는 반응하여 수소 기체를 발생시킨다. 진한 황산을 묽힐 떄에는 많은 열이 발생하므로 반드시 물에 진한 황산을 조금씩 넣어가며 묽혀야 한다. 황산은 비료나 여러 가지 산의 제조에 쓰이며, 각종 물질의 제조 원료로 사용된다.
질산 : 질산칼륨에 진한 황산을 넣고 가열할 때 발생하는 기체를 냉각시켜 만든 산이다.
진한 질산은 휘발성이 있으며, 열이나 빛에 의하여 분해되어 갈색의 이산화질소를 발생시키므로 갈색 병에 넣어 차고 어두운 곳에 보관하며 금속과 반응하지만 수소 기체를 발생시키지는 않는다. 묽은 질산은 금속과 반응하여 수소 기체를 발생시키나 NO나 NO2도 발생시키므로 순수한 수소 기체를 얻을 때에는 사용할 수 없다.
이온화도 : 전해질을 물에 녹였을 때 이온화되는 정도를 나타내는 값으로, 이온화도가 클수록 강전해질이고 이온화도가 작을수록 약전해질이다.
강산과 약산 : 산의 이온화도에 따라 산의 세기를 구분한다. 염산, 황산, 질산과 같은 산은 수용액 중에서 대부분 이온화한다. 반면 아세트산이나 탄산과 같은 산은 수용액에서 대부분은 분자로 존재하고 일부만 이온화한다.
강산 : 수용액에서 대부분 이온화되어 수소 이온(H+)을 많이 내놓는 산이다.
약산 : 수용액에서 일부만 이온화되어 수소 이온(H+)을 적게 내놓는 산이다.
산의 세기를 확인하는 방법-전류의 세기 측정 : 같은 농도의 여러 가지 산 수용액에서 전류를 측정하면 강산일수록 전류의 세기가 강하다. 염산은 강산이므로 이온화도가 커서 수용액 속에 존재하는 이온 수가 많다. 따라서 전류가 강하게 흐른다. 반면에 아세트산은 약산이므로 이온화도가 작아서 수용액 속에 존재하는 이온 수가 적다. 따라서 전류가 약하게 흐른다.
여러가지 산
염산(HCl) : 염화수소(HCl) 기체를 물에 녹인 용액으로, 진한 염산은 염화수소가 약 35% 녹아 있는 수용액이다. 염화수소는 염화나트륨에 진한 황산을 가하고 가열하면 발생하는 무색 기체로, 강한 자극성 냄새가 나며 물에 잘 녹아 염산이 된다.
염화수소는 암모니아 기체와 만나면 염화암모늄의 흰색 가루를 만드는데, 이 가루는 아주 미세하므로 흰 연기가 피어오르는 것처럼 보인다. 이 반응은 염화수소와 암모니아의 검출법으로 사용된다.
염산은 강산으로, 위에서 분비되는 위액의 주성분 물질이다.
황산 : 황을 태울 때 생성된 이산화황을 산화시켜 삼산화황을 생성하고, 삼산화황을 생성하고, 삼산화황을 물에 녹여 황산을 만든다.
진한 황산 : 농도가 98%로 비휘발성이며, 냄새가 없는 무겁고 점성이 큰 무색 액체이다.
진한 황산은 수분이 거의 없어 이온화하지 못하므로 산성을 거의 나타내지 못하나 강한 산화력을 가지고 있어 산과 반응하지 않는 구리를 녹일 수 있다.
묽은 황산 : 진한 황산과는 달리 산화력이나 흡습성, 탈수 작용은 없다. 그러나 강한 산성을 나타내므로 구리와는 반응하지 않지만 반응성이 큰 다른 금속과는 반응하여 수소 기체를 발생시킨다. 진한 황산을 묽힐 떄에는 많은 열이 발생하므로 반드시 물에 진한 황산을 조금씩 넣어가며 묽혀야 한다. 황산은 비료나 여러 가지 산의 제조에 쓰이며, 각종 물질의 제조 원료로 사용된다.
질산 : 질산칼륨에 진한 황산을 넣고 가열할 때 발생하는 기체를 냉각시켜 만든 산이다.
진한 질산은 휘발성이 있으며, 열이나 빛에 의하여 분해되어 갈색의 이산화질소를 발생시키므로 갈색 병에 넣어 차고 어두운 곳에 보관하며 금속과 반응하지만 수소 기체를 발생시키지는 않는다. 묽은 질산은 금속과 반응하여 수소 기체를 발생시키나 NO나 NO2도 발생시키므로 순수한 수소 기체를 얻을 때에는 사용할 수 없다.
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