산-염기 반응

많은 사람들이 아세틸살리실산(acetylsalicylic acid, 아스피린)이나 수산화 마그네슘(magnesium hydroxide, 마그네시아유) 같은 화학명을 잘 모르지만, 아스피린이나 마그네시아 현탁액같은 산과 염기는 우리에게 매우 친숙하다.

 

산-염기 화학은 많은 의약품이나 가정용품과 산업 공정에 중요하며, 생물계의 유지에 있어 필수적이다.

산-염기 반응에 대해 공부하기 이전에 산과 염기 그 자체에 대해 알아보도록 하자.

 

산과 염기의 일반적 성질

앞서 2.7절에서 산은 물에서 이온화하여 H+를 생성하는 물질이고, 염기는 물에서 이온화 하여 OH 를 생성하는 물질로 정의하였다. 이 정의는 스웨덴 화학자 아레니우스(Svante Arrhenius)가 19세기 말에 공식화하여 수용액에서의 성질이 잘 알려진 물질을 분류하였다.

1. 산

  • 산은 신맛을 낸다. 예를 들어, 식초의 신맛은 아세트산 때문이고, 레몬과 다른 감귤류 과일들은 

    구연산을 함유하고 있다.

  • 산은 식물 염료의 색을 변화시킨다. 예를 들어, 리트머스의 색을 푸른색에서 붉은색으로 바꾼다. 

  • 산은 아연, 마그네슘, 철과 같은 금속들과 반응하여 수소 기체를 생성한다.

    전형적인 반 응은 염산과 마그네슘의 반응이다.
    2HCl(aq) + Mg(s) → MgCl2(aq) + H2(g)
  • 산은 N2,CO3, CaCO3 , NaHCO3와 같은 탄산염이나 중탄산염과 반응하여 이산화 탄소기체를 생성한다(그림 4.6).

    예를 들어,
     22HCI(aq) + CaCO3(s) HCI(aq) + NaHCO3(s) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) → NaCl(aq) + H2O(0) + CO2(g))

그림4.6 CaCO3가 주성분인 분필 조각이 염산과 반응하여 이산화 탄소 기체가 형성된다.

  • 수용성 산 용액은 전기가 통한다.

2. 염기
  • 염기는 쓴 맛을 낸다. 
  • 염기는 미끈미끈한 성질을 갖는다. 예를 들어 염기를 가지고 있는 비누가 이러한 성질을 나타낸다.

그림4.7 물에서 HCI이 이온화하면 하이드로늄 이온과 염화 이온을 만든다.

  • 염기는 식물 염료의 색을 변화시킨다. 예를 들어, 리트머스의 색을 붉은 색에서 푸른색으로 바꾼다.

  • 수용성 염기 용액은 전기가 통한다.