산 (화학)

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염기
산·염기 반응 이론
산화·환원 전기화학
중화 반응 이온화 상수(Kd)
수소 이온 농도 (pH)
산·염기 지시약 완충 용액
여러가지 산
유기산 무기산

(酸, Acid)은 일반적으로 에 녹았을 때에 pH가 7보다 낮은 물질을 말한다. 화학적으로는, 물에 녹았을 때 이온화하여 수소 이온 H+을 내놓는 물질을 말한다. [1]산은 전해질이며 일반적으로 신맛이 나며, 염기와 중화반응을 한다. 또한 수소보다 이온화 경향이 높은 금속과 반응하여 수소기체를 발생한다. 산의 대표적인 예로는, 강산인 염산(HCl), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 약한 산인 아세트산(CH3COOH), 탄산(H2CO3)이 있다.

화학적 성질[편집]

산 AH가 물에 녹으면서 반응하여 다음과 같이 이온화한다.

\mbox{AH} +\mbox{H}_2\mbox{O} \leftrightarrow \mbox{A}^- + \mbox{H}_3\mbox{O}^+

이때 산 해리상수는 이 반응의 평형 상태에서 정의된다.

K_a = {[A^-]\cdot[\mbox{H}_3\mbox{O}^+] \over [AH]}

강한 산일수록 큰 Ka 값을 가진다. 예를 들어 염산(HCl)의 Ka 값은 107이다. 반대로 약산일 경우에는 작은 값을 가진다. 아세트산의 Ka 값은 1.8 x 10-5이다.

정의[편집]

아레니우스의 정의[편집]

1884년, 스웨덴의 화학자 스반테 아레니우스는 물에 녹였을 때 H^+를 내놓는 물질을 산(acid), OH^-를 내놓는 물질을 염기(base)로 정의했다.

브뢴스테드-로우리의 정의[편집]

1923년 덴마크의 화학자 요하네스 니콜라우스 브뢴스테드와 영국의 화학자 토머스 마틴 로우리가 독자적으로 발표한 이론으로 이 이론에 의하면 다른 화합물에 양성자를 주는 화합물은 산이며, 양성자를 받는 화합물은 염기이다. 양성자는 단위양전하를 띤 핵 입자로 수소원자의 핵을 구성하기 때문에 H+로 나타낸다.[2]

브뢴스테드-로우리의 산-염기는 상대적 개념이므로 어떤 물질은 염기가 있어야 산으로서 작용하며, 마찬가지로 산이 있어야 염기로 작용할 수 있다. 또한 산성 물질은 양성자를 잃어 산의 짝염기인 염기를 만들고, 염기성 물질이 양성자를 얻으면 염기의 짝산인 산을 만든다.

루이스의 정의[편집]

길버트 뉴턴 루이스는 산을 고립 전자쌍을 받는 화학종이라고 정의하였다.(수소이온은 전자쌍 받개로 작용한다.) 이 정의는 수소이온이 들어있지 않은 다른 반응에서도 쓰일 수 있다. 참고로 루이스의 정의는 매우 포괄적인 정의라고 할 수 있지만, 모든 산, 염기 이론을 설명할 수 있는 것으로 오해할 수 있다. 브뢴스테드-로우리 정의로 설명할 수 있었던 산 물질이 루이스 정의에서는 염기로 작용할 수 있다. 따라서 브뢴스테드-로우리 정의에 의한 산, 염기가 모두 루이스 산이나 루이스 염기가 될 수 있는 것은 아니다. 대표적인 예로 물은 브뢴스테드-로우리의 정의에 의해 산, 염기로 모두 작용할 수 있지만 루이스의 정의에 의한다면 물 자체는 루이스 염기로만 작용할 수 있다.

  • 루이스 산: 삼플루오르화 붕소 등
  • 루이스 염기: 물 등


산 염기 정리
염기
Arrhenius H+ 내놓는 물질 OH- 내놓는 물질
Brønsted–Lowry H+ 내놓는 물질 H+ 받는 물질
Lewis e- 받는 물질 e- 내놓는 물질

주석[편집]

  1. 에탄올(C2H5OH), 메탄(CH4), 포도당(C6H12O6)은 분자에 H가 포함되어 있지만, 수용액에서 H를 내놓지 못하므로 산이 아니다.
  2. 아레니우스는 산을 물에 녹아 수소이온을 내놓는 물질이라고 정의하였다.

바깥 고리[편집]