[산과 염기] 브뢴스테드 로우리 산-염기, 물의 이온곱, pH

산-염기는 크게 세가지의 정의로 나눈다.

아레니우스, 브뢴스테드 로우리, 루이스 산 염기

오늘은 그중에서 브뢴스테드 로우리의 산 염기 정의에 대해서 집중적으로 알아보겠다.

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산과 염기의 Arrhenius 정의

산은 물에서 H+을 생성한다.

염기는 물에서 OH-를 생성한다.

중화 반응은 산의 H+ 와 염기의 OH- 가 결합하여 물이 생성된다.

 

 

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산과 염기의 Brønsted-Lowry 정의

Brønsted-Lowry 모형은 Arrhenius 모형에서처럼

   산과 염기의 독립적인 성질보다는 산과 염기 간에 일어나는 반응에 중점을 두고 있다.

산은 H+(양성자) 주개이다.

염기는 H+(양성자) 받개이다.

 

H+이온은  Brønsted-Lowry반응에서 교환의 매개체이다.

H+ 는 양성자라고 불린다

산-염기반응에서 양성자 교환이 일어난다

 

산에서 양성자가 제거되어 생긴 화학종을 그 산의 짝염기라 한다.

산이 HB이면 그 짝염기는 B-이다.

 

짝산과 짝염기의 차이는 양성자의 위치이다.

 

양성자를 받거나 줄 수 있는 물질을 양쪽성 양자성이라 한다.

물을 생각해 보자:

OH-  <-    H2O  ->  H3O+

     H+ 제거                   H+ 첨가 

 

짝산-짝염기의 예

 

 

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예시문제

conjugate base : 짝염기, conjugate acid : 짝산

 

 

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물의 이온곱

물은 스스로 반응하여 자체 이온화 반응을 한다.

 

물은 산-염기 반응으로 자체 반응이 일어난다:

H2O + H2O ⇌ H3O+ (aq) + OH- (aq)

 

자체 이온화 반응을 나타내는 또 다른 방법은 다음과 같다:

H2O ⇌ H+ (aq) + OH- (aq)

 

H2O ⇌ H+ (aq) + OH- (aq)

평형 상수는 농도로 표시할 수 있음을 상기하라

이 반응의 평형상수 K는 [H+][OH-]이다

이 반응의 K를 물의 이온곱 상수, Kw 라고 한다

Kw = [H+][OH-]

25 ºC에서  Kw = 1.0 X 10^-14

 

물에서, [H+][OH-] = 1.0 X 10-14

 

순수한 물에서, 두 농도는 같다:

[H+] =  1.0 X 10-7 M

[OH-] = 1.0 X 10-7 M

 

한 농도가 증가하면 다른 농도는 감소한다.

[H+] > 1.0 X 10-7 M 이면,   [OH-] < 1.0 x 10-7 M 이고, 산성이다.

[OH-] > 1.0 X 10-7 M 이면, [H+] < 1.0 x 10-7 M 이고 염기성이다.

 

 

POH

pOH가 높으면 약 염기이다.

pOH가 낮으면 강 염기이다.

 

 

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예시문제