< pH와 중화 적정 >
* 수소 이온 농도
- 물의 이온화
① 순수한 물은 매우 소량이 이온화하면 H2O ↔ H+ + OH-
[H+][OH-]
∴ 이온화(전리) 평형 상수 K = ---------
[H2O]
(여기서,[H2O]는 이온화되지 아니한 양이므로 물 1L중의
[H2O] = 1,000g/18 =55.6mol로 일정)
[H+] [OH-]
∵ K = ―――――――― 에서 K . [H2O] = [H+]. [OH-] = Kw (물의 이온 곱 상수)
[H2O]
※ 25℃에서 순수한 물의 * Kw = [H+] [OH-] = 1.0×10-14mol2/L2
※ 물은 중성이므로 [H+] = [OH-] = √Kw = √1.0×10-14= 1.0×10-7mol/L
※ Kw = [H+].[OH-] = [H+]2= [OH-]2
- 수소 이온의 농도
① Kw =[H+]?[OH-]의 관계는 어떤 용액에서도 성립.
㉮ 산성용액 ; [H+] > [OH-]. [H+] > 1.0?10-7>[OH-]
㉯ 중성용액 ; [H+] = [OH-]. [H+] = 1.0?10-7=[OH-]
㉰ 염기성" ; [H+] < [OH-]. [H+] < 1.0?10<[OH-]
② Kw =[H+]×[OH-]에서 [H+] = Kw/[OH-], [OH-] = Kw/[OH-]
(문 ) HCl 3.65g/L = 0.1M농도
∴ [H+] = 0.1M = 1.0×10-1M
∵ [OH-] = Kw / 0.1 = 1.0×10-14/ 10-1
= 1.0×10-13M
- pH : 수소이온의 농도 지수
(가) pH ; 수소 이온의 농도의 역수(1/[H+])에
상용대수 log를 붙인 값.
* pH = log 1/ [H+] = - log [H+]
만약, [H+] = a ×10-b M이면
(나) pOH ; OH-의 농도 지수.
pOH = log 1/[OH-] = -log[OH-]
(예) 0.0001M, NaOH의 pOH와 pH를 계산
* [OH-] = 1.0 ×10-4M.
[H+] = 1.0×10-14/10-4= 1.0×10-10M
∴pOH = 4-log1 = 4 , pH = 10 -log1=10
※ pH = 14 - pOH
pOH = 14 - pH
- pH와 용액의 액성
① 산성 ; pH < pOH, pH < 7 < pOH
② 중성 ; pH = pOH, pH = 7 = pOH
③ 염기성 ; pH > pOH, pH > 7 > pOH
* 산, 염기의 중화.
- 중화반응
(예) HCl과 NaOH의 중화
※ HCl과 NaOH는 ion화 ☞ H+, Cl-, Na+, OH-이 공존
※ 알짜반응 ; 우세한 반응 종만 쓴 식
∴중화 : 산, 염기의 중화 시 산의 H+과 염기의 OH-이 1 : 1로 반응하여 H2O가 생기는 반응
- 산, 염기의 지시약(indicatar) : 산성, 염기성을 지시함
*pH에 따라 색깔이 예민하게 변함.
중화 점에서 변색됨 (중화점을 가르켜줌)
(예) 변색범위(pH)
메틸오렌지 (M.O) 3.1(적) ←→4.4(등황)
메틸 레드 (M.R) 4.2(적)←→ 6.3(황)
리트머스 4.5(적)←→ 8.3(청)
페놀 프타렌 (P.R) 8.0(무) ←→ 10.0(적)
페놀 레드 (P,R) 8.0(황)←→ 9.6(적)
- 중화 적정
(가) 산 염기의 중화시 산의 H+과 염기OH-의 수가 1 : 1로 반응함.
즉, 산의 g당량 수 = 염기의 g당량 수.
① 산 1g 당량 = H+ 1mol을 포함한 산의 질량 = 산 1mol / 산의 H+의 수
(예) HCl 1g 당량 = 36.5g / 1 = 36.5g
H2SO4 1g 당량 = 98g / 2 = 49g
② 염기 1g 당량 = OH-1mol을 포함한 염기의 질량 = 염기 1mol / 염기 OH-의 수
(예) NaOH 1g 당량 = 40g / 1=40g
Ca(OH)2 " = 74g / 2 = 37g
③ 1염기 산 (1산염기) ☞1mol = 1g당량
2염기 산 (2산염기) ☞1mol = 2g당량
3염기 산 (3산염기) ☞1mol = 3g당량
☆노르말 농도(N) ; 용액 1L속에 용해된 용질의 g당량수
용질의 질량(W) 1,000
* N농도 = ―――――――――――― × ―――――
H+(OH-)의 수 V
* ∴ 1가의 산,염기 ; 1M = 1N
2가의 산,염기 ; 1M = 2N
3가의 산,염기 ; 1M = 3N
* 중화적정 공식
① n가 산, Mmol/L수용액 VmL와 n'가 염기, M'mol/L 수용액 V'mL가 중화하면
* 산의 H+의 mol수 ☞ n×M×V/1000
염기의 OH-의 mol수 ☞ n'×M'×V'/1000
※ 중화시 산의 H+의 mol수(산의 g당량 수) = 염기의 OH의 mol수(염기의 g당량 수)의
관계가 성립되어야 하므로
※ nMV/1,000 = n'M'V'/1,000 의 관계가 성립
② nMV/1,000 = n'M'V'/1,000
③ g당량수 = N농도 NV/1,000 = N'V'/1,000
* 중화 적정 곡선과 지시약의 선택
① 산을 염기로 중화 - pH값이 작던 것이 점점 커져 중화 점 근처에서 급격히 변화 그
후 서서히 변화되어 염기로 됨
② 염기를 산으로 중화 - pH값이 크던 것이 작아짐
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