[대학교 1반화학2] 분자구조와 산성도/산 이온화 상수(Ka,Acid Ionization Constant)/염기 가수분해 상수(Kb,Base Hydrolysis Constant)

BY.코미 공부하더라 대학생 여러분, 오랜만(?)입니다!산과 염기가 뛰노는 일반 화학 2포스팅에 온 걸 환영합니다.오늘은 옥스토비의 일반 화학 기준으로 한 5장 산 염기 평형을 마련할 계획입니다.어휘 목록부터 살펴볼까요?hydrolysis 가수분해 oxacid 산소산 indicator 지시약 acidionization(hydrolysis) constant 산이온화 정수 base hydrolysis constant 염기가수분해 상수 dissociation 해리, 이번에는 별로 생소한 단어가 없을 겁니다.길고 엄청난 것처럼 보이는 죽치고 상수 2개도 어디선가 본 단어의 조합인가요.본격적인 이야기로 넘어갑시다!

* 산과 염기의 세기(Acid and Base Strength)

>

HA라고 하는 가상의 산이 존재할 때, 이 산이 해리가 되면 A-라고 하는 염기 모양을 가지겠죠? 이 HA의 우염기가 안정된 구조인지 아닌지가 바로 산의 세기를 자결합니다.화학에서 분자는 항상 더 안정되고 에어나지가 오전에는 상태를 추구합니다.만약 분자로부터 H+가 해리된 담장의 상태가 매우 안정적이라면, 당연히 그쪽으로 가는 반응이 활발합니다.그로 인해 강산의 우염기는 그 형태 자체로도 매우 안정되어 있기 때문에 더 이상 변천가 하나밖에 볼 수 없는 약염기가 되고, 약산의 우염기는 당장 HA처럼 되고 싶어하는 불안정한 상태이므로 강염기가 대응합니다.*약산 가수분해(Hydrolysis of a Weak Acid)

>

산이 가수분해되는, 즉 이온화되는 반응에서도 평소처럼 자연스럽게 평형정수를 구할 수 있습니다.다만 이 반응에서는 평형정수에 특별한 이름을 붙여주는데 그것이 곧 산 이온화 상수(acidionization constant)입니다. 보통 Ka라는 약자로 나쁘지는 않기 때문에 타곤 합니다.pKa는 지난번 포스팅에서 배웠듯이 Ka에게 -log를 씌운 값일 것입니다.그렇다면 Ka의 값이 높다는 것은 무슨 의미일까요?반응의 평형상태에서 Ka의 분모에 위치한 [HA]보다 분자에 있는 히드로늄 이온의 농도가 상대적으로 높다는 의미이므로 이온화가 일어나기 쉽다는 의미입니다.산이 이온화되기 쉽지만 않다면? 산의 강도가 강하다는 의미죠!그러나 한국 대학생들이 격돌하는 사건은 강 산들은 거의 하루 00%해리되자 대가족으로 하기 때문에 Ka값을 활용하는 사건은 대체로 약산을 다루는 경우입니다.pKa는 커지고 작아지는 경향이 Ka과 반대 방향이므로, 강산은 pKa가 움스코, 하이드로늄 이온의 pKa은 0, 약산의 pKa는 양수가 됩니다.물의 pKa은 일 4로 양쪽성 물질인 산으로 작용할 때에 힘이 너무 세게 없다고 탈 확인할 수 있는 슴니다.* 약염기 가수분해(Hydrolysis of a Weak Base)

>

Kb를 구하는 방식도 바로 위에서 다룬 약산의 가수 분해와 동 1 합니다.Kb 값이 클수록 pKb 값이 작을수록 강염기입니다.이제 Ka와 Kb의 관계를 찾아보겠습니다. 위의 그림의 수식을 따라 보시면 쉽게 이해가 될 것입니다.Kb를 구하는 분수식으로 분자와 분모에 하이드로늄 이온 농도를 각각 곱합니다.하이드로늄 이온 농도와 수산화 이온 농도가 합쳐진 건물의 자동 이온화 상수 값이네요.따라서 남아 있는 농도의 값을 정리해 보면, 산 이온화 상수 역수입니다.즉, Kw=KaKb라고 하는 관계식을 도출할 수 있고, 각 항에 -log를 씌우면 pKw=pKa+pKb가 됩니다.이 수식은 많은 산염기 가수분해 사고로 활용됩니다.Kw가 하나.0x하나 0^(하나 4)의 값을 갖는 것은 25도시에서 풍망 이라눙 것을 잊으면 안 됩니다!*분자 구조와 산의 강도(Molecular Structure and Acid Strength)

>

분자 구조만으로도 이 산의 강도가 어느 정도인지 짐작할 수 있습니다.무언가가 역겨운 화학자에게 한 걸음 다가가는 이 심정!!! 다만 그 기준에 어려움이 존재하므로 분자를 서로 비교할 때 조건이 서로 상쇄되는 반대 방향으로 적용된다면 불가피하게 검토를 통해 어떤 요소가 더 크게 작용하는지 판단해야 한다.상단의 필기에서는 5개의 예를 들어 봤지만 포스팅에서는 교재에 걸려서 와서 산소산(oxacid)에 대해서만 얘기하려구.산소산은-X-O-H를 포함하는 분자그룹의 통칭입니다.이 형태라고 해서 전부 산인 것은 절대 아닐 것입니다! X자리에 금속 원소처럼 전기적으로 대단한 양성의 원소가 오면 당연히 염기입니다.예를 들면 염기인 NaOH가 있습니다.X의 전기음성도를 기준으로 분자가 산하인지, 염기인지, 또 각각의 경우 어느 정도 셀지를 예상할 수 있습니다.이 X의 전기음성도가 작으면 그만큼 -에 대한 소유욕도 적다는 의미입니다.그러면 '-욕심 많은 O'가 'H'와 손잡고 바라던 것처럼 '-'를 띠고 분자로부터 가면 출고되겠죠?OH, 수산화이온을 생성시키는 이 분자는 염기가 빠집니다.반대로X에전기의음성도가큰원소가위치한다면-를한껏끌고O라고해서포기할생각은없겠죠?H와 함께 지내기보다는 X와 함께 전자를 나누고 싶습니다. 그래서 수소이온이 생성되는 이 분자는 산이 부풀어 오릅니다.전기음성도 수치의 차이를 보고 그들의 세기를 알 수 있을 겁니다.

*지시약(Indicator)

>

지시약은 대염기 하나로, 때와 다른 색을 가진 약한 산성의 유기산을 말합니다.지시약이 이온화되는 반응의 산 이온화 정수를 구한 후 상단 필기용 녹색 박스로 변환하면 하이드로늄 이온의 농도가 높고, 지지시약의 산성형 분자가 상대적으로 많아져 그때의 색을 띠며, 반대의 경우 염기성형의 색을 띠는 것을 확인할 수 있습니다.고등 학교 화학 2에서도 쉽게 그 원리에 대해서 소개했던 거 같아요.

다음번에는 핸더슨 허셀바흐식 취급을 예고했지만 분량조절에 실패했습니다.OTL 이번에는 정스토리로! 이번 핸더슨 핫셀 바흐식을 소개합니다.평안한 밤 되세요 저는 각종 과제와 씨름을 하러 갑니다.-슈의 여러분 화이팅!![이야기 참조]-KAIST General Chemistry2 Lecture Note15-옥스토비의 일반 화학 7판