일상생활의 중화 반응

일상생활의 중화 반응

 

[석회황합제와 소다 염의 반응]

 

CaS5 + Na2CO3 → Na2S + 4S + CaCO3

 

CaS5 + 2NaOH → Na2S + 3S + Ca(OH)2

 

Na2S + 2H2O → 2NaOH + H2S

 

 

생선의 비린내를 없애기 위해

 

레몬즙을 뿌려 준다. 생선 비린내의 주성분은 트라이메틸아민(Trimethylamine)이라는 염기성 물질로 산성인 레몬을 뿌려 중화시킨다. 벌에 쏘이거나 벌레에 물렸을 때

 

암모니아수를 바른다. 산성화된 호수나 토양에 석회 가루(주성분이 CaO)를 뿌려 중화시킨다. 위액이 지나치게 많이 분비되면 제산제(주성분이 수산화마그네슘, 탄산수소나트륨 등 염기성 물질)를 먹어 위산을 중화시킨다. 비누로 머리를 감아 머리카락이 뻣뻣할 때는 식초를 몇 방울 떨어뜨린 물에 머리를 헹군다. 신 김치에 달걀 껍데기(주성분이 탄산칼슘)를 넣어 주면 덜 시다.

 

산과 염기가 반응하면 산성도 염기성도 아닌 중성인 새로운 물질이 생성된다. 이러한 반응을 중화 반응이라고 한다. 산성을 나타내는 수소 이온(H+)과 염기성을 나타내는 수산화이온(OH-)이 결합하여 물이 생성되기 때문이다. 산과 염기의 중화 반응에서 산의 H+과 염기의 OH-이 서로 반응하여 중성인 H2O로 된다.

 

H+ + OH- → H2O

 

산과 염기가 반응할 때 수소 이온(H+)과 수산화이온(OH-)의 양이 1 : 1이었을 때에 완전히 중화가 끝나 용액이 중성으로 된다.

 

염산과 수산화나트륨이 중화 반응을 하면 물과 염화나트륨이 된다.

 

염산 HCl 이온화 H+ + + Cl-

수산화나트륨 NaOH 이온화 OH- + Na+

중화반응 HCl + NaOH H2O + Na+ + Cl-

염산의 수소 이온(H+)과 수산화나트륨의 수산화이온(OH-)이 반응하여 물(H2O)이 생성된다.

 

수산화나트륨(NaOH)의 (+)이온인 나트륨(Na+)과 염산(HCl)의 (-)이온인 염화이온(Cl-)은 용액 속에 그대로 남아 있다. 이 용액을 가열하면 물이 증발하면서 염화나트륨(NaCl)의 결정을 얻게 된다. 실질적으로 수소 이온과 수산화이온(OH-)이 결합하여 물이 생성되는 반응을 중화 반응이라 할 수 있다.

 

용액 중에 들어 있는 수소 이온과 수산화이온(OH-)의 수에 따라 용액의 성질이 결정된다.

①산성이면 (H+이 OH-보다 많을 때) 용액 속에 들어 있는 H+보다 더 적은 양의 OH-을 넣으면 OH-과 반응하고 남은 H+이 그대로 있어 산성을 띤다.

② 중성이면 용액 속의 과 같은 수만큼의 OH-을 반응시키면 모두 반응하여 물(H2O)이 된다. 즉 매우 중화하여 중성 용액이 된다.

③염기성일 때 ( H+이 OH- 보다 많을 때) 용액 속에 들어 있는 H+ 보다 더 많은 양의 OH-을 넣으면 H+과 반응하고 남은 OH-때문에 염기성을 띠게 된다.

산과 염기가 매우 중화하기 위해서는 산이 내는 H+의 몰수와 염기가 내는 OH-의 몰수가 같아야 한다. 산이 내는 산이 내는 H+의 몰수 = 염기가 내는 OH-의 몰수

 

산 또는 염기 1몰이 낼 수 있는 H+또는 OH-의 몰 수는 다음과 같다.

 

가) 산

1가 산 (HCl, CH3COOH) H+ 1몰

 

2가 산 (H2SO4, H2CO3) H+ 2몰

 

3가 산 (H3PO4) H+ 3몰

 

나) 염기

예) H2SO4 1몰을 매우 중화하는 데 필요한 염기의 몰수는 H2SO4 1몰이 H+ 2몰을 내므로 NaOH는 2몰이 필요하고, Ca(OH)2는 1몰이 필요하다.

 

2) 강한 산(HCl) 1몰을 중화하는데 필요한 염기의 몰수와 약한 산 (CH3COOH) 1몰을 중화하는데 필요한 염기(NaOH)의 몰 수는 1몰로 서로 같다.

 

HCl(1몰)+NaOH(1몰) 중화 반응 NaCl(1몰) +H2O(1몰)

 

CH3COOH(1몰) + NaOH(1몰) 중화 반응 CH3COOH(1몰) + H2O(1몰)

 

즉, 산의 세기 또는 염기의 세기는 중화 반응의 양적 관계에 무관하다.

 

나. 중화열

산과 염기의 중화 반응이 일어날 때 발생하는 열을 중화열이라고 한다. 예를 들면 염산과 수산화나트륨 수용액이 중화되어 물 18g을 생성하게 되면 13.8㎉의 열이 발생한다.

 

H+ + OH- → H2O + 열(중화열)

 

1) 중화 반응이 일어날 때의 온도 변화

산과 염기의 중화 반응이 진행됨에 따라 용액 온도가 점점 올라가며 완전히 중화될 때 온도 변화가 가장 크다. 이를 이용하면 지시약이 없어도 산과 염기의 혼합용액이 중화되었는지를 알 수 있다.

 

2) 수소 이온(H+), 수산화이온(OH-)의 수와 중화열

반응하는 수소 이온(H+)과 수산화이온(OH-)의 수가 많을수록 중화열이 많아진다. 즉, 산과 염기를 같은 양씩 섞었을 때 온도가 가장 높아진다.