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산성 용액은 용질이 산성인 수용액으로 간단히 정의할 수 있습니다. 산성 용액은 염기성 용액 및 중성 용액과 구별할 수 있는 다음과 같은 특성이 특징입니다.
- 그들은 일반적으로 쓴 맛이 있고 때로는 매운 맛이 있습니다.
- 그들은 짜증나는 해결책입니다.
- 그들은 기지를 무력화합니다.
- 그들은 일부 금속을 녹일 수 있습니다.
많은 산성 용액이 이러한 특성을 모두 가지고 있지만 다른 것들은 몇 가지만 가지고 있어 산성 용액을 정의하는 적절한 방법이 아닙니다. 산성 용액의 명확한 화학적 개념을 개발하려면 먼저 화학적 관점에서 산이 무엇인지 이해해야 합니다.
산성의 개념
역사를 통해 발전된 세 가지 산과 염기 개념이 있습니다. 첫 번째는 Arrhenius의 산과 염기에 대한 개념으로, 그는 산을 용액에서 양성자(H + ) 를 방출할 수 있는 물질로 정의했습니다 . 한편, 그는 염기가 수산화물 이온(OH – )을 방출할 수 있는 모든 물질이라고 말했습니다.
그런 다음 Brønsted와 Lowry는 염기의 Arrhenius 개념을 수정했지만 산의 개념을 유지하면서 자체 이론을 개발했습니다. 마지막으로, 현재 받아들여지는 산도의 개념은 전자 결핍 물질이 염기로부터 전자쌍을 받아 배위 공유 결합을 형성하는 능력입니다 .
산과 염기에 대한 루이스 개념이 가장 광범위하고 정확하지만, 수용성 매질 외부에서 산도와 염기도를 분석할 때 가장 많이 적용할 수 있습니다. 산 용액은 정의상 산의 수용액이기 때문에 Arrhenius 개념이나 Brønsted 및 Lowry의 개념은 산 용액의 보다 적절한 개념을 확립하는 데 충분할 것입니다.
물의 이온 균형
수용액의 산도는 용질 역할을 하는 산과 용매인 물의 두 가지 요소에 의해 결정됩니다. 이 둘 사이에서 물은 산도와 염기도 개념의 가장 중요한 부분을 나타냅니다. 이것은 산도에 대한 우리의 측정 척도인 pH 척도가 물의 자가단백질 분해라고도 하는 물의 이온 균형에서 비롯되기 때문입니다.
물은 우리가 중성 물질로 간주하는 것입니다. 이전 반응의 화학량론에서 우리는 물이 동일한 양의 하이드로늄 및 수산화물 이온을 생성한다는 것을 알고 있으므로 중성 용액을 물처럼 이 두 이온의 농도가 동일한 것으로 정의할 수 있습니다.
수소이온과 수산화이온의 상대농도에 따른 산성용액의 정의
물의 해리에서 오는 것보다 더 많은 양의 하이드로늄 이온을 용액에 제공하는 산을 용해할 때 물의 이온 균형이 영향을 받고 반응물 쪽으로 옮겨져 공정에서 수산화물 이온의 농도를 감소시킵니다. . 이러한 이유로 수산화물보다 하이드로늄이 더 많은 용액이 얻어진다. 이를 통해 다음 정의를 설정할 수 있습니다.
산성 용액은 화학적 관점에서 수산화물 이온보다 더 높은 농도의 하이드로늄 이온을 포함하는 수용액으로 정의됩니다.
하이드로늄 이온의 농도에 따른 산성용액의 정의
위 방정식의 평형 상수는 모든 용액에 대한 하이드로늄 및 수산화물 이온의 평형 농도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 순수한 물이나 중성 용액의 경우 두 농도가 같다는 것을 알고 있으므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
용액의 하이드로늄 이온 농도가 증가하면 수산화물 이온의 농도는 필연적으로 감소하여 생성물을 10 -14 로 유지합니다 . 이 사실을 이전 정의와 결합하면 하이드로늄 이온의 농도에 대해서만 다른 훨씬 더 정확한 정의를 세울 수 있습니다.
산성 용액은 10-7 몰 보다 큰 농도의 하이드로늄 이온을 포함하는 수용액으로 정의됩니다 .
이 정의는 히드로늄 이온의 농도가 10-7 보다 크면 수산화물 이온의 농도가 필연적으로 10-7 보다 작아야 하므로 히드로늄 이온의 농도보다 작아야 하기 때문에 이전 정의를 암시적으로 포함합니다.
pH 척도에 따른 산성 용액의 정의
마지막으로 pH 척도를 산도 측정으로 사용하여 산성, 염기성 또는 중성 용액의 존재 여부를 결정할 수 있습니다. 용액의 pH는 이상적인 용액에 대해 용액 내 하이드로늄 이온의 몰 농도의 밑이 10인 로그의 음수로 정의됩니다.
히드로늄 이온 농도가 10-7 인 중성 용액의 경우 pH 값은 7입니다. 또한 음의 부호 때문에 히드로늄 이온 농도가 증가하면 실제로 pH는 감소합니다. 이러한 이유로 하이드로늄 이온 농도가 10 -7 보다 큰 산성 용액의 경우 pH는 반드시 7 미만이어야 합니다. 결과적으로 산성 용액의 네 번째 정의를 제공할 수 있습니다.
산성 용액은 pH가 7 미만인 수용액으로 정의됩니다.
이 마지막 솔루션은 가장 간결하고 단순하지만 여기서 제시한 다른 모든 정의를 암시적으로 포함하는 솔루션입니다. pH가 7 미만이면 히드로늄 농도가 10-7 보다 클 것이며 , 이는 수산화물 이온보다 히드로늄 이온 농도가 더 높을 것임을 의미합니다.
참조
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- 브라운, T. (2021). 화학: 중앙 과학 (11판). 영국 런던: Pearson Education.
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- 산도 및 pOH . (2020년 10월 30일). 스페인어 LibreTexts. https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911 에서 가져옴
