산-염기 반응

Acid-Base Reaction

산은 물에 녹아 수소 이온을 내놓고, 염기는 수산화 이온을 내놓아요. pH는 수소 이온 농도의 로그로 정의되고, 7보다 작으면 산성, 같으면 중성, 크면 염기성이에요. 산과 염기가 만나면 수소 이온과 수산화 이온이 결합해 물이 되는 중화 반응이 일어나요. 이 페이지에서는 슬라이더로 수소 이온 농도와 산 부피를 바꿔 가며 pH 스케일과 중화 곡선을 직접 확인해 봐요.

산과 염기란?

💡 아레니우스 정의

①산: 물에 녹아 H⁺(수소 이온)를 내놓는 물질

②염기: 물에 녹아 OH⁻(수산화 이온)를 내놓는 물질

③HCl → H⁺ + Cl⁻ (산)

④NaOH → Na⁺ + OH⁻ (염기)

pH 스케일

[H⁺] 지수 (10^-n)3

pH의 정의

pH = -log[H⁺]

[H⁺]: 수소 이온 몰 농도 [M]

물의 자동 이온화

[H⁺] × [OH⁻] = K_w = 1.0 × 10⁻¹⁴ (25℃)

순수한 물: [H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ M → pH = 7

🔍 슬라이더로 확인!

①pH < 7: 산성 ([H⁺] > [OH⁻])

②pH = 7: 중성 ([H⁺] = [OH⁻])

③pH > 7: 염기성 ([H⁺] < [OH⁻])

④pH가 1 변하면 [H⁺]는 10배 변한다

중화 반응

HCl 부피5 mL

중화 반응

H⁺ + OH⁻ → H₂O

산의 H⁺와 염기의 OH⁻가 만나 물을 형성

중화점 조건

n_산 × 가수 = n_염기 × 가수

nV(산) × a = nV(염기) × b

💡 중화 적정 핵심

①10 mL NaOH + 10 mL HCl → 완전 중화 (pH=7)

②산 과량 → pH < 7, 염기 과량 → pH > 7

③중화점에서 온도 최대 (발열 반응)

④중화 적정: 농도를 모르는 용액의 농도 결정

직접 풀어보기

예제 1

0.01 M 염산(HCl) 수용액의 pH를 구하시오. (HCl은 강산, 완전 이온화)

HCl은 강산이므로 완전 이온화하여 [H⁺]가 농도와 같다.

[H⁺] = 10⁻² M

pH = −log[H⁺] 공식에 대입한다.

pH = −log(10⁻²) = 2

▸ pH = 2

강산은 농도가 곧 [H⁺]이므로 지수의 부호만 바꾸면 pH가 나온다.

예제 2

0.001 M 수산화나트륨(NaOH) 수용액의 pH를 구하시오. (25℃)

NaOH는 강염기이므로 [OH⁻]=10⁻³ M, pOH=3.

[OH⁻]=10⁻³ M, pOH=3

pH + pOH = 14 관계를 이용한다.

pH = 14 − 3 = 11

▸ pH = 11

염기는 pOH를 먼저 구하고 14에서 빼면 pH가 나온다.

총정리

pH 계산

pH = -log[H⁺]

pH + pOH = 14 (25℃)

2023 평가원 모평 화학Ⅰ 유형 변형

0.1 M HCl 수용액 100 mL를 중화시키는 데 필요한 0.1 M NaOH 수용액의 부피는?

①50 mL

②100 mL

③150 mL

④200 mL

⑤250 mL

▸ ② 100 mL

중화점에서 n(H⁺)=n(OH⁻)이 성립한다.

HCl의 몰수를 구해 같은 몰수의 NaOH 부피를 계산한다.

n(HCl)=0.1×0.1=0.01 mol → V(NaOH)=0.01/0.1=0.1 L

🎯 시험 포인트

①pH = -log[H⁺] 공식 필수 암기

②pH 1 차이 = [H⁺] 10배 차이

③중화 반응: H⁺ + OH⁻ → H₂O (알짜 이온 반응식)

④중화점: n_산 × 가수 = n_염기 × 가수

⑤강산+강염기 중화 → pH=7, 약산+강염기 → pH>7