화학1 개념정리 6(역동적인 화학 반응 - 동적 평형 / 산과 염기 / 중화 반응)

Ⅳ. 역동적인 화학 반응

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1. 동적 평형과 중화 반응

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01. 동적 평형

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1) 가역 반응과 비가역 반응

• 가역 반응: 예시로 푸른색 무수 염화 코발트가 물과 반응해 붉은색 염화 코발트 육수화물이 되며, 이를 가열하면 다시 무수 염화 코발트로 돌아갑니다. 반응 조건에 따라 정반응과 역반응이 모두 일어나는 반응.
  • 표기: 정반응은 →, 역반응은 ←로 나타냄.
• 비가역 반응: 예시로 메테인의 연소 반응. 생성물을 서로 반응시켜도 원래 물질이 생성되지 않는 반응.

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2) 동적 평형 상태

 

• 동적 평형: 밀폐된 용기에서 물이 계속 증발하고 응축하면서 증발 속도와 응축 속도가 같아져 겉보기에는 변하지 않는 상태.
  • 예시: 밀폐된 용기에서 물의 증발과 응축.
  • 상평형: 예시로 액체 브로민의 증발과 브로민 기체의 응축이 평형을 이루는 상태.
  • 용해평형: 예시로 물에 설탕이 녹다가 어느 순간 용해 속도와 석출 속도가 같아지는 상태.

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02. 산과 염기

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1) 물의 자동 이온화

 

• 자동 이온화: 물 분자들이 수소 이온을 주고받아 하이드로늄 이온과 수산화 이온을 생성하는 과정.
  • 이온화 상수 KwK_wKw​: 일정한 온도에서 하이드로늄 이온 농도와 수산화 이온 농도의 곱이 일정한 값.

• 산성, 중성, 염기성 용액:
  • 중성 용액: [H3O+]=[OH−][H_3O^+] = [OH^-][H3​O+]=[OH−]
  • 산성 용액: [H3O+]>[OH−][H_3O^+] > [OH^-][H3​O+]>[OH−]
  • 염기성 용액: [OH−]>[H3O+][OH^-] > [H_3O^+][OH−]>[H3​O+]

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2) 용액의 pH

 

• pH: 수용액의 액성을 나타내는 수소 이온 지수.

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03. 중화 반응

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1) 산과 염기의 정의

• 아레니우스 정의:
  • 아레니우스 산: 수용액에서 수소 이온을 내는 물질.
  • 아레니우스 염기: 수용액에서 수산화 이온을 내는 물질.

• 브륀스테드-로리 정의:
  • 브륀스테드-로리 산: 수소 이온을 주는 물질.
  • 브륀스테드-로리 염기: 수소 이온을 받는 물질.

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2) 산 염기 중화 반응

• 중화 반응: 산이 수소 이온을 내고 염기가 수산화 이온을 내어 물이 생성되는 반응.
  • 알짜 이온 반응식: 화학 반응에서 구경꾼 이온을 제외하고 반응에 참여한 물질로만 나타낸 식.

• 염: 산의 음이온과 염기의 양이온이 만나 이루어진 물질.

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3) 중화 반응의 양적 관계

• 중화 반응의 양적 관계: 산과 염기의 농도를 알고 있을 때, 용액이 언제 중성이 되는지 예측 가능.
  • 농도를 모르는 경우 지시약을 사용해 중화 시점을 찾음.
  • 1몰당 수소 이온과 수산화 이온이 반응하는 양적 관계 식: nMV=n′M′V′nMV = n'M'V'nMV=n′M′V′

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4) 중화 적정

• 중화 적정: 농도를 모르는 일정한 부피의 산에 농도를 알고 있는 염기 용액을 넣어 완전히 중화시키는 데 필요한 염기의 부피를 측정해 산의 농도를 구하는 방법.