산과 염기의 중화 반응

산과 염기의 반응

김치가 너무 시어졌을 때 김치 항아리에 달걀 껍데기를 넣어 두면 신맛이 줄어든다. 이는 김치의 신맛을 내는 산과 달걀 껍데기의 탄산칼슘이라는 염기 성분이 반응하기 때문이다. 이와 같이 산의 수용액에 염기의 수용액을 조금씩 가하면 산성이 점차 약해지고, 반대로 염기의 수용액에 산의 수용액을 조금씩 가하면 염기성이 점차 약해진다. 이는 산과 염기가 반응하면 산도 아니고 염기도 아닌 새로운 물질과 물이 생성되기 때문인데, 이와 같은 반응을 중화 반응이라고 한다.

중화 반응이 일어나면 수용액 중의 수소이온이나 수산화 이온의 수가 변하여 용액의 액성이 달라져 지시약의 색이 변할 뿐만 아니라, 열이 발생하여 혼합 용액의 온도가 올라간다.

산의 수용액에 염기의 수용액을 가하면서 온도를 측정하면 산과 염기가 중화 반응하는 동안 열이 발생하므로, 산과 염기가 완전히 중화되는 지점에서 혼합 용액의 온도가 가장 높게 나타난다. 계속 염기의 수용액을 가해 주면 혼합 용액의 온도가 다시 낮아진다. 이것은 더 이상 중화 반응이 일어나지 않고 가해 준 수용액이 혼합 용액의 온도를 낮추기 때문이다. 따라서 산과 염기가 중화 반응을 할 때 온도 변화를 측정하면 산이 모두 중화되는 데 필요한 염기의 양을 알 수 있다. 그리고 중화 반응 과정에서 발생하는 열을 중화열이라고 한다.

산은 수소이온을 내놓는 물질이고 염기는 수산화 이온을 내놓는 물질이므로, 산과 염기가 반응하면 수소이온과 수산화 이온이 반응하여 물이 생성된다. 따라서 산의 수용액에 염기의 수용액을 가하면 수소이온의 수가 점점 줄어들어 산성이 약해지다가 결국 중성이 된다. 또 염기의 수용액에 산의 수용액을 가하면 수산화 이온의 수가 점점 줄어들어 염기성이 약해지다가 결국 중성이 된다. 염산과 수산화나트륨 수용액이 중화 반응을 일으킬 때 수소이온과 수산화 이온이 1 : 1의 개수비로 결합하여 물을 형성하므로 혼합 용액은 남아 있는 이온에 따라 액성이 달라진다.

생활 속 산과염기 중화반응

생활 속의 중화 반응

위산이 너무 많이 분비되어 속이 쓰리면 제산제를 먹는다. 제산제는 수산화마그네슘이나 수산화알루미늄과 같은 약한 염기로 되어 있어서 위산의 주성분인 염산과 중화 반응을 일으켜 속 쓰림을 완화시킨다. 또 생선회를 먹을 때 레몬 조각을 생선회에 뿌리면 비릿한 냄새가 없어진다. 비릿한 냄새의 주범은 아민이라는 약한 염기인데, 아민이 레몬의 시트르산과 중화 반응하여 제거되면 비린내가 덜 나게 된다.

한편, 산성비가 내리면 토양이나 호수가 산성화되기도 하는데 산성화된 토양에서는 식물이 자라기 어렵고 산성화된 호수에서는 물고기가 살기 어렵다. 이러한

토양이나 호수에 염기성 물질인 탄산칼슘을 뿌려 주면 중화 반응이 일어나 생물들이 잘 살 수 있다.

산과 염기를 반응시키면 산의 음이온과 염기의 양이온이 결합하여 염을 만들게 된다.

그리고 수소이온과 수산화 이온이 결합하여 물을 만든다. 이러한 반응을 중화 반응이라고 한다. 중화 반응의 알짜 이온 반응식은 산의 수소이온과 염기의 수산화 이온이 반응하여 물이 생성되는 반응이다. 염기의 양이온과 산의 음이온은 직접 중화 반응에 참여하지는 않는다. 그리고 중화 반응이 완결되려면 수소이온과 수산화 이온의 계수의 비에 맞게 몰수가 섞여야 한다. 어느 한쪽이 많은 경우 산성 용액이 되거나 염기성 용액이 된다.