중화 반응

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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

중화 반응아레니우스의 산-염기 개념(수용액의 H+ - OH-)을 적용했을 경우의 반응이다. 보다 넓게 브뢴스테르-로우리 산-염기 개념이나 루이스 산-염기 개념을 적용하면 수용액뿐만 아니라 보다 넓은 범위(유기물질의 반응)에서 산화-환원반응으로 설명을 할 수 있다. 따라서 중화반응은 산화-환원반응의 일종이라고 볼 수 있다. 하지만 이라는 부산물이 형성되는 특징 때문에 따로 분리되기도 한다. 중화열이 방출되기 때문에 중화 반응이 일어나면 온도가 올라간다.

예를 들어, 염산(HCl)과 수산화나트륨(NaOH)이 수용액이 반응하는 경우,

HCl + NaOH -> H2O + Na+ + Cl-

중화 반응의 알짜 이온 반응식은 항상 아래와 같다.

H+(aq) + OH-(aq) -> H2O (l)

하지만 현재 위의 반응으로 설명할 수 없는 기체끼리의 반응도 있다.

NH3 + HCl -> NH4Cl

암모니아는 물에 용해되어 NH4OH 의 물질로 되는데 이러면 해리 반응이 일어나서 NH4+OH- 로 해리 되는데 기체상태에서는 그 반응을 설명할 수 없다. 그러나 물에 해리돼 있을 때나 아닐 때나 반응열은 같아야 된다. 그리고 아직까지 암모니아 가 물에 용해되어 암모니아수 가 된다는 증거는 없으므로 다른 이론이 생기면 설명할 수도 있다.

pH(수소이온농도)[편집]

Neutralization reactions do not necessarily imply a resultant pH of 7.[1] In the case that a strong acid and strong base participate in a neutralization reaction, the resultant pH will be 7. For example, the strong acid, HCl, and the strong base, NaOH, react to give water and a salt, NaCl:

HCl + NaOH → H2O + NaCl Since there is no net change in the concentrations of either H3O+ or OH-, the end pH is 7.

If a weak acid and a strong base participate in a neutralization reaction, the resultant pH will be greater than 7. For example, the weak acid, CH3COOH, and the strong base, NaOH, react to give water, Na+, and acetate, CH3COO-:

CH3COOH + NaOH → Na+ + H2O + CH3COO- Na+ behaves as a spectator ion. However, acetate is a weak base that hydrolyzes water to give OH- ions.

CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH- Thus, the resultant solution is basic.

If a weak base and a strong acid participate in a neutralization reaction, the resultant pH will be less than 7. For example, the weak base, CN-, and the strong acid, HCl, react to give Cl- and hydrocyanic acid, HCN:

CN- + HCl → Cl- + HCN Cl- behaves as a spectator ion. However, hydrocyanic acid is a weak acid that hydrolyzes water to give H3O+ ions.

HCN + H2O ⇌ CN- + H3O+ Thus, the resultant solution is acidic.

Finally, if a weak acid and a weak base participate in a neutralization reaction, the resultant pH will depend on the relative strength of the acid and base reactants. For example, the weak base, CN-, and the weak acid, CH3COOH, react to give HCN and CH3COO-. Because CH3COOH (pKa=4.75) is a stronger acid than HCN (pKa=9.2), the equilibrium is driven to the right, assuming equimolar initial concentrations of the weak acid and weak base.

CN- + CH3COOH ⇌ HCN + CH3COO- The acetate ions further react with water to give acetic acid and OH-.

CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH- In this particular example, the resultant solution is basic. However, this is not a general rule for all neutralization reactions between a weak acid and a weak base.

중화적정[편집]

이미 알고 있는 산 또는 염기의 수용액을 사용하여 농도를 모르는 염기 또는 산 수용액의 농도를 알아내는 실험적 방법을 의미한다. 중화 적정에 쓰이는 용어는 다음과 같다.

1. 중화점 : 산-염기가 완전히 중화되는 지점

2. 당량점 : 산의 H+ 몰수와 염기의 OH- 몰수가 같아지는 지점

3. 표준용액(standard point) : 산-염기 중화 적정 실험에서 농도를 이미 알고 있는 용액으로 농도를 모르는 용액의 농도를 알아내기 위해 사용함.

4. 종말점 : 산-염기 중화 적젇 실험에서 실험자가 중화점이라고 판단하여 적정을 멈추는 지점[1]

중화적정곡선[편집]

산 염기 반응을 그래프로 나타낸 것. x축은 산 또는 염기의 양이되며 y축은 pH가 된다. 산-염기 중화적정에서 가해준 산 또는 염기의 부피에 따른 용액의 pH변화를 나타낸 곡선이다.

Oxalic acid titration grid.png

지시약[편집]

여기서는 산염기 지시약을 뜻하며, pH변화를 색깔 변화를 통해 용액의 산도를 판별하는 시약이다.

일상생활의 중화 반응.[편집]

생선의 비린내를 없애기 위해 레몬즙을 뿌려 준다. 생선 비린내의 주성분은 트리메틸아민이라는 염기성 물질이므로 산성인 레몬을 뿌려 중화시킨다. 벌에 쏘이거나 벌레에 물렸을 때 암모니아수를 바른다. 산성화된 호수나 토양에 석회 가루(주성분이 산화칼슘 또는 탄산칼슘)를 뿌려 중화시킨다. 위액이 지나치게 많이 분비되면 제산제(주성분이 수산화마그네슘, 탄산수소나트륨 등 염기성 물질)를 먹어 위산을 중화시킨다. 비누로 머리를 감아 머리카락이 뻣뻣할 때에는 식초를 몇 방울 떨어뜨린 물에 머리를 헹군다. 신 김치에 달걀 껍데기(주성분이 탄산칼슘)를 넣어 주면 덜 시다.

  1. 김봉래, (2012), part3 chapter3-2 산-염기 평형과 중화반응 p.114-115, 하이탑 고등학교 화학2, 두산동아