제 17장 산-염기 평형 및 용해도 평형

이러한 완충 용액은 소량의 산이나 염기를 첨가하여도 pH 변화에 저항하는 능력을 가진 용액이다. 완충 용액 이란: 약산이나 약염기 그 염을 포함하는 용액 둘 다 틀림없이 존재! 완충계를 포함하는 정맥 주사액 이러한 완충 용액은 소량의 산이나 염기를 첨가하여도 pH 변화에 저항하는 능력을 가진 용액이다. CH3COOH 와 CH3COONa의 같은 몰 혼합물 고려 강산을 가하면 H+ (aq) + CH3COO- (aq) CH3COOH (aq) 강염기를 가하면 OH- (aq) + CH3COOH (aq) CH3COO- (aq) + H2O (l)

Figure 17.1 완충용액 HCl(aq) 가한 후 CH3COOH용액 HCl(aq) 가한 후

HCl + CH3COO- CH3COOH + Cl- HCl H+ + Cl- HCl + CH3COO- CH3COOH + Cl-

적정 (Review) 적정에서 시약용액인 적정시약은 두 가지 용액 사이에 화학 반응이 완결될 때까지 분석물질에 조금씩 첨가된다. 당량점– 완전한 반응이 일어났을 때의 점 지시약– 당량점(가까운)일 때 색깔 변화 물질 미지의 산에 염기를 천천히 첨가한다 색깔 변화 지표 (분홍)

당량점 발견의 대안방법 pH 모니터

강 산- 강 염기의 적정 NaOH (aq) + HCl (aq) H2O (l) + NaCl (aq) OH- (aq) + H+ (aq) H2O (l)

⇌ 약한 산-강 염기의 적정 CH3COOH (aq) + NaOH (aq) CH3COONa (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq) CH3COO- (aq) + H2O (l) 당량점에서 (pH > 7): ⇌ CH3COO- (aq) + H2O (l) OH- (aq) + CH3COOH (aq)

⇌ 강 산- 약한 염기의 적정 HCl (aq) + NH3 (aq) NH4Cl (aq) H+ (aq) + NH3 (aq) NH4Cl (aq) 당량점에서(pH < 7): ⇌ NH4+ (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H+ (aq)

⇌ 산-염기 지시약 HIn(aq) H+(aq) + In-(aq) [HIn]  10 산(HIn)의 색깔이 주로 나타남  10 [HIn] [In-] 짝염기(In-) 의 색깔이 주로 나타남

센 염기를 이용한 센 산의 적정 곡선

양배추 추출액을 첨가한 용액 pH

⇌ ⇌ ⇌ ⇌ 용해도 평형 AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) Ksp = [Ag+][Cl-] MgF2 (s) Mg2+ (aq) + 2F- (aq) Ksp = [Mg2+][F-]2 ⇌ Ag2CO3 (s) 2Ag+ (aq) + CO32- (aq) Ksp = [Ag+]2[CO32-] ⇌ Ca3(PO4)2 (s) 3Ca2+ (aq) + 2PO43- (aq) Ksp = [Ca2+]3[PO43-]2 수용액 안에서 이온성 고체의 용해: Q < Ksp 불포화 용액 침전되지 않음 Q = Ksp 포화 용액 Q > Ksp 과포화 용액 침전되는 형태가 됨

몰용해도 (mol/L) 는 포화 용액 1 L 안에 있는 용질의 몰수 용해도 (g/L)는 포화 용액 1 L 안에 있는 용질의 그램수

침전반응의 예측 신장결석, CaC2O4, Ksp = 2.3 × 10-9

공통이온효과 및 용해도 공통이온을 가했을 때의 효과는 용액에 대한 염의 용해도 감소로 나타난다.

⇌ pH 와 용해도 공통 이온의 존재는 용해도를 감소시킨다. 불용성 염기는 산성 용액에 녹는다. 불용성 산은 염기성 용액에 녹는다. 제거 첨가 ⇌ Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) + 2OH- (aq) 10.45 보다 낮은 pH에서 Ksp = [Mg2+][OH-]2 = 1.2 x 10-11 [OH-] 를 낮춘다 Ksp = (s)(2s)2 = 4s3 OH- (aq) + H+ (aq) H2O (l) 4s3 = 1.2 x 10-11 Mg(OH)2 의 용해도 증가 s = 1.4 x 10-4 M 10.45 보다 높은 pH에서 [OH-] = 2s = 2.8 x 10-4 M [OH-] 를 높힌다 pOH = 3.55 pH = 10.45 Mg(OH)2 의 용해도 감소

⇌ 착이온 평형 및 용해도 착이온이란 중심 금속 양이온에 하나 이상의 분자나 이온이 결합하여 형성된 이온이다. Co2+(aq) + 4Cl-(aq) CoCl4 (aq) 2- 착이온 형성의 평형 상수인 형성 상수 (Kf)는 금속 이온의 특정 착이온을 형성하는 경향의 척도이다. Kf = [CoCl4 ] [Co2+][Cl-]4 2- Co(H2O)6 2+ CoCl4 2- 착이온의 안정도 Kf HCl

⇌ ⇌ ⇌ Cu2+(aq) + 2OH-(aq) Cu(OH)2(s) Figure 17.11 ⇌ Cu2+(aq) + 2OH-(aq) Cu(OH)2(s) ⇌ Cu(OH)2(s) + 4NH3(aq) Cu(NH3)42+(aq) + 2OH-(aq) ⇌ Cu2+(aq) + 4NH3(aq) Cu(NH3)42+(aq) Kf = [Cu(NH3)42+] [Cu2+][NH3]4 = 5.0 × 1013

용해도에서 착화합물 형성의 효과 AgNO3 + NaCl Add NH3 Ag(NH3)2+ AgCl

양이온 정성분석의 계통도

양이온 불꽃 반응 리튬 소듐 포타슘 구리