중화반응

산과 염기 Acids & Bases
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1. 개요2. 알짜이온 반응식3. 양적 관계4. 주의

1. 개요

산 + 염기 → 염 + 물 (+열)

Neutralization
산과 염기가 만나 물과 염 [1]을 생성하는 화학 반응이다.

중화반응은 혼합하는 수소 이온과 수산화 이온의 수가 같아야 일어나지만, 그렇게 해서 무조건 결과가 중성이 되는 건 아니다. 특히 양쪽성 물질인 경우 중화되기는커녕 엉뚱한 액성을 띠는 결과가 나오기도 한다.

수소 이온이 더 많으면 혼합 후 반응하지 않고 남는 산 수용액이 있으므로 산성을 띄며, 수산화 이온이 더 많으면 혼합 후 반응하지 않고 남는 염기 수용액이 있으므로 염기성을 띈다.

2. 알짜이온 반응식

알짜이온 반응식은 H⁺(aq) + OH^-(aq) → H₂O(l) 이다. 예시로 ~~엄청 많이 우려먹는~~ HCl(aq) + NaOH(aq) → H₂O(l) + Na⁺(aq) + Cl^-(aq)가 있다. 옥소늄 이온(H⁺)[2]과 수산화 이온(OH^-)이 1:1 비율로 반응하지 않으면 물이 생성되더라도 중성이 되지 않고 물질량이 더 많은 이온에 의한 액성을 나타낸다. 또한 이온 결합 수용액을 두 종류를 섞어서 중화 반응을 시킬 수도 있으며, 용액 3개 이상을 섞을 수도 있다. 여기서 가장 중요한 것은 H⁺와 OH^-만이 반응하여 물 분자를 만들고 나머지 이온들은 구경꾼 이온이라는 것이다. 이건 화학 중화반응 문제를 풀 때 숙지하고 있어야 할 개념이다. 이온 수 모형이 주어질 때 변하지 않는 모형, 즉 실제로는 반응에 참여하지 않는 이온은 구경꾼 이온이다. 변하는 나머지 이온 모형들, 즉 H⁺와 OH^- 일부는 이미 물 분자를 만들었다.

3. 양적 관계

중화 반응이 완결될 때는 다음과 같은 관계식이 성립한다.

[math(nMV=n'M'V')]

[math(n,n')]: 산, 염기의 가수
[math(M,M')]: 산, 염기의 몰 농도
[math(V,V')]: 산, 염기의 부피

4. 주의

산분해간장을 만들 때 탈지대두에 염산을 가해 단백질을 아미노산으로 분해하고 수산화나트륨으로 중화하듯이, 중화 반응은 식품 안전에 의해서는 검증된 방법이다.

이 반응을 이용해 HCl와 NaOH의 몰 비를 1:1로 맞혔다면 인체에 무해한 소금물이 된다. 제대로 계량[3] 하여 산과 염기의 1:1 몰비를 제대로 맞췄다면 혹시 약간의 오차로 잔류할 수 있는 약간의 H나 OH 이온 정도는 위험하지 않으나, 무게 비[4]로 계산했다거나 하는 짓을 저질러서 만든 용액을 덥석 마셨다간 큰일 날 수가 있기 때문이다.

[1] 양이온과 음이온의 이온결합으로 이루어진 물질이다. 대표적으로 NaCl이 있다. 참고로 염은 물에 녹는 경우도 있고, 녹지 않는 경우도 있는데 후자를 앙금이라고 한다. [2] 원칙적으로는 물과 배위 결합한 H₃O⁺의 형태로 쓰는 것이 맞으나, 이온의 거동이 수소를 넘겨주는 방식이고 편의상 쓰기 쉬운 H⁺로 쓰는 경우가 많다. [3] 염산은 몰라도 수산화나트륨의 경우 정확한 계량이 생각보다 많이 어렵다. 대학에서 분석화학과 관련된 실험을 하면 수산화나트륨의 계량을 할 일이 있을 수 있는데, 조해성 때문에 공기중의 물분자가 수산화나트륨에 포획된다. 이러면 시간이 조금만 지나도 전자저울에 표시된 무게가 계속 변하므로 계량이 어려워진다. 따라서 1:1 몰비를 정확히 맞출 수 있을 거라는 생각은 일반적으로 버려야 한다. [4] HCl의 화학식량은 36.5, NaOH의 화학식량은 40으로 같은 무게로 섞었다면 HCl이 잔류하여 소화기관에 치명상을 입히기에 매우 충분하다. 이런 실수를 했더라도 같은 농도의 묽은 염산과 묽은 수산화나트륨이면 앞 문장에서 설명한 것보다 많이 괜찮겠지만 화학 실험에 쓰는 약품은 애초에 식용으로 만들어지는 것이 아니라 먹는 것은 극도로 삼가는 것이 좋다.

중화반응

1. 개요

2. 알짜이온 반응식

3. 양적 관계

4. 주의

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