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최근 수정 시각 : 2024-11-23 16:18:04

중화반응

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산과 염기
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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 맞췄다면 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.

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