[칼럼]중화반응 이온수 (1가)
안녕하세요,, 제목과 같이 중화반응 이온수에 대해 조금이라도 학습에 도움이 되었으면 해서 알고 있는 것들을 정리해서 글을 써 봅니다. 글을 통해서 많은 도움이 되셨으면 좋겠습니다.
1. 1가 산염기
1가 산,염기의 이온수는 "큰 값 따라, 작은 값 따라"로 간단하게 요약될 수 있습니다.
큰 값은 총 이온수를 의미하며, 작은 값은 생성된 물 분자의 수를 의미합니다.
다음은 HCl에 NaOH를 지속 첨가하며 양이온 수, 음이온 수, 총 이온 수, 생성된 물분자 수를 관찰한 것입니다.
표의 숫자들은 간단하게 각 이온의 개수라고 생각하시면 됩니다.
큰 값이 총이온수라고 했는데, 이는 반응 전 산 or 염기 중에서 많은 것의 총 이온수 = (큰 값) = 반응 후 총 이온수 라는 것을 의미합니다.
작은 값이 생성된 물 분자의 양이라고 했는데, 이는 반응 전 산 or 염기 중에서 작은 것의 개수 = 물 분자의 수라는 것을 의미합니다.
만약, 3개의 용액을 섞는다고 해도 이것은 변하지 않습니다.
산 + 산 + 염기 와 같은 경우에도, 산성이라면 총 이온수는 반응 전 각각 산에 들어있는 총 이온수의 합입니다.
이제 이것을 이온의 전하량 관점에서 보겠습니다.
1-1. 전하량
HCl수용액은 전기적으로 중성입니다. 다시 말해, (양이온의 총 전하량) = (음이온의 총 전하량) 입니다.
그리고 이것은 2가 산염기 모두에게 통용되고, 화2 전지로 넘어가지 않는 이상 머리가 복잡해질 일은 없습니다.
(양이온의 총 전하량) = (음이온의 총 전하량)을 기억해 주세요..
문제 하나 드리겠습니다.
HCl과 NaOH를 섞어서 혼합 용액을 만들었습니다.
섞고 보니 염기성 용액입니다.
이때, 용액에 가장 많이 존재하는 이온은 무엇일까요?
=============(잠깐 생각해 보시면 좋습니다.)====================
가장 많이 존재하는 이온은 Na+입니다.
이것은 판단하는 데 걸리는 시간을 최소화하는 방법이 양이온의 전하량과 음이온의 전하량은 같다. 입니다.
염기성 용액이므로, 현재 용액에 존재하는 이온은 Cl-, OH-, Na+ 뿐입니다.
그런데, 양이온의 총 전하량과 음이온의 총 전하량은 같아야 하므로,
Na+의 총 전하량 = Cl-, OH-의 총 전하량입니다.
따라서 Na+가 가장 많을 뿐더러, 정확히 50%를 차지하고 있음을 알 수 있습니다.
이처럼 혼합 후의 액성인 용액의 구경꾼 이온이 가장 많다!고 기억해주시면 좋겠습니다.
이를 활용해서 풀 수 있는 문제 한 문제 남겨보겠습니다.
(2014년 10월 모의고사 18번)
이 문제에서는 앞에서 이야기한 모든 것들을 적용해 볼 수 있습니다.
우선 총이온수 관점(큰 값 따라, 작은 값 따라)에서는, V1>V2이고, (가)는 염기로 변하고, (나)는 산을 유지 중임을 알 수 있습니다.
전하량 관점에서, (가)는 염기이므로 정확히(!) 50%를 차지하는 B가 Na+임을
(나)는 산이므로 A가 Cl-임을 해석할 수 있습니다.
물론, 이 문제를 해석할 수 있는 방법이 이것뿐만은 아닙니다.
A같은 경우 양이 변하지 않았다는 점에서 Cl-임을 알아낼 수도 있습니다.
이온의 개수 = 구경꾼 이온의 개수 는 상당히 중요한 단서로 작용하는 경우가 많기 때문에, 살짝 적어보았습니다.
여러 종류의 용액을 섞는다면, 이때는 어떻게 되는지 문제를 통해 설명드리겠습니다.
2017년 7월 모의고사 18번 문제입니다.(푸실 필요 없습니다)
(가)의 원형 그래프를 보시면, 아까 제가 이야기했던 정확히 50%(!)가 있지 않네요..
이게 어떻게 된 상황인지 차근차근 이해를 해봅시다.
우선, 산 + 염기 + 염기 상황입니다.(모두 1가입니다)
(양이온의 총 전하량) = (음이온의 총 전하량)이라고 했죠.
그렇다면 만약 (가)가 산이라면 어떨까요?
존재하는 이온은 H+ Na+ K+ /// Cl- 입니다.
그렇다면 제가 아까 말한 것처럼, 50%의 Cl-가 있어야 합니다.
그리고 이번에는 (가)가 염기라면,
존재하는 이온은 Na+ K+ /// Cl- OH- 입니다.
이럴때는 (Na+ 와 K+ 개수 합) = (Cl- 와 OH- 개수 합) 이 되는데,
이것을 좀 더 잘 와닿게 표현하면,,
염기의 구경꾼 이온수 합이 50% 인겁니다.
다시 설명하면, 혼합 후 액성(염기)인 용액에 있던 구경꾼 이온.으로 보시면 됩니다.
(가)에서 혼합 액성에 해당하는 구경꾼 이온의 합이 절반이어야 하는데, 단일 절반이 없으므로 염기인거고,
Na+ K+가 각각 1/3 1/3이라던가, 1/6 1/6이 되는 상황은 벌어질 수 없는 것이죠.
또한, (나)에서는 단일 50%의 존재로 혼합 용액이 산임을, 그리고 그 50%는 Cl-임을 판단해 줄 수 있습니다.
(다)도 염기임을 알 수 있겠고, 구경꾼 이온의 수에 염두하여 문제를 풀면 풀 수 있겠습니다.
2가산염기에, 농도까지 가려면 한세월인데 벌써 글이 길어지네요..여기에서 한번 끊겠습니다.
다시 한번, 누군가에게 도움이 되면 좋겠습니다.ㅎㅎ
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