화학의 기초 (3) 산과 염기

안녕하십니까. 공대생입니다.

지난 포스팅까지는 화학의 기본적인 내용들을 다루었습니다.

이번 포스팅에서 살펴볼 내용은 산과 염기입니다.

산성과 염기성은 화학에서 중요한 개념 중 하나이고,

많은 분들이 일상생활에서도 쉽게 접하는 용어일 겁니다.

중요한 내용이지만, 앞의 포스팅을 잘 따라오셨다면, 산과 염기의 기본적인 사항에 대해 이해하시는 데 전혀 지장이 없을 겁니다.

산과 염기의 세 가지 정의

산과 염기를 이야기할 때에는 크게 3개의 정의를 사용합니다.

세 가지 정의 모두 같은 현상을 설명하기 위해 사용됩니다.


산과 염기는 굉장히 오랜 기간 동안 연구되었기 때문에 여러 가지 정의가 존재하는 것입니다. 각각을 살펴봅시다.

1. 아레니우스 정의

아레니우스 정의는 수용액 상태의 물질을 가정합니다.

물에 녹였을 때 H+ (양성자)를 내놓는 물질은 산, 물에 녹였을 때 OH를 내놓는 물질을 염기로 정의합니다.

산과 염기가 연구된 지 얼마 되지 않아 수용액을 제외한 다른 산과 염기를 고려하지 않았기 때문에 이런 정의가 남아있게 되었습니다.


비록 수용액에서만 정의할 수 있다는 단점이 있긴 하지만, 가장 직관적으로 산과 염기를 구분할 수 있는 방법입니다. 또한 수용액 상태인 산과 염기를 구분할 때에는 굳이 다른 정의를 사용하지 않아도 이 정의로 쉽게 구분할 수 있다는 장점도 있습니다.

2. 브뢴스테드-로우리(Brønsted-lowry) 정의

브뢴스테드- 로우리 정의는 양성자의 이동으로 산 염기를 정의합니다.

양성자를 주는 물질을 산, 양성자를 받는 물질을 염기로 정의합니다.

이는 수용액 상태에서 일어나는 모든 산, 염기를 정의할 수 있을 뿐 아니라, 수용액이 아닌 상태의 산, 염기 또한 정의할 수 있게 됩니다.

양성자를 주는 브뢴스테드-로우리 산을 양성자 주개,

양성자를 받는 브뢴스테드- 로우리 염기를 양성자 받개로 부르기도 합니다.

이전의 정의와는 달리, 상황에 따라 산, 염기로 모두 작용할 수 있는 물질인 양쪽성 물질 또한 새로 정의되게 됩니다.


아레니우스 정의에 비해 더 확장된 개념으로, 반응에 초점을 맞추어서 더 다양한 설명이 가능하다는 의미가 있습니다.

(참고) 양쪽성 물질이란 함께 반응하는 물질에 따라 산 또는 염기로 작용할 수 있는 물질입니다.
강한 산인 HCl이 물과 만나는 경우, 물은 양성자를 받아 브뢴스테드 로우리 정의에 의해 염기로 작용하게 됩니다.

염기성 물질인 NH3 (암모니아)가 물과 만나는 경우, 물은 양성자를 제공하고 브뢴스테드 로우리 정의에 의해 산으로 작용하게 됩니다.

3. 루이스 정의

브뢴스테드-로우리(Brønsted-lowry) 정의와 비슷하지만, 전자의 이동에 초점을 맞춥니다.

전자쌍을 받는 물질이 산, 전자쌍을 주는 물질이 염기로 작용합니다.

루이스 정의와 브뢴스테드-로우리의 정의의 차이는 무엇이 이동하는지에 초점을 다르게 맞춘 것입니다.

전자쌍이 이동하는 것과 양성자가 이동하는 것은 같은 현상을 다르게 해석하는 것입니다.

최종 정리입니다.

이런식으로 전체적인 흐름을 정리할 수 있을 것 같습니다.

아레니우스 정리에 의해 수용액의 산 염기를 정의할 수 있었습니다.

연구가 계속됨에 따라 다른 형태의 산 염기의 정의가 필요해졌고, 브뢴스테드-로우리 정의가 등장하게 됩니다.

루이스 정의는 보다 더 확장된 개념으로 전자의 이동으로 산 염기를 이해하려 하였습니다.

감사합니다.

공대생 드림.

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