중화반응

요약 산과 염기가 반응하여 물과 염을 생성하는 반응.

중화 반응의 알짜 이온과 구경꾼이온

묽은 염산(HCl) 수용액과 묽은 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 섞으면 반응이 일어난다. 수용액 속에 존재하던 H⁺, Cl^-, Na⁺, OH^-중 H⁺와 OH^-가 반응하여 물(H₂O)을 만드는 반응이다. 그리고 Cl^-와 Na⁺는 NaCl 염을 녹인 경우처럼 100% 이온화 되어 녹아있다. 이렇게 산의 H⁺와 염기의 OH^-가 만나 물을 만드는 반응이 중화 반응에서 일어나는 실질적인 반응이기 때문에 이 반응에 참여하는 H⁺와 OH^-를 알짜 이온이라고 한다. 이와 달리 Cl^-와 Na⁺는 화학적인 변화 없이 녹아 있는 상태 그대로를 유지하기 때문에 알짜 이온들의 반응을 지켜보는 구경꾼이온이라 한다.

강한 산과 강한 염기의 중화 반응

HCl과 같은 강한 산의 H⁺몰 수와 NaOH같은 강한 염기의 OH^- 몰 수를 맞추어 중화 반응을 진행시키면 생성물은 중성 용액이 된다. 만일 둘 중 어느 한 이온의 수가 더 많다면 중화 반응이 끝나고 난 뒤에도 추가적으로 남아있는 이온이 있기 때문에 산성, 혹은 염기성 용액이 된다.

H₂SO₄는 물에 녹아 2개의 H⁺를 내놓는 2가산이기 때문에 1몰의 H₂SO₄와 1몰의 NaOH를 섞어서는 중성 용액이 만들어지지 않는다. 1몰의 H2SO₄가 물에 녹아 2몰의 H⁺를 만들기 때문에 중화 반응이 진행된 후에도 1몰의 H⁺가 존재하는 산성 용액이다. 따라서 황산(H₂SO₄) 수용액을 중성으로 만들기 위해서는 2배의 몰수에 해당하는 NaOH를 섞어주어야 한다. 2가산 뿐 아니라 2가염기 역시 1가산과 혼합하여 중성 용액을 만들기 위해서는 2가염기의 2배에 해당하는 양의 1가산을 섞어주어야 한다.

중화열

중화 반응은 발열 반응이기 때문에 반응이 진행될수록 온도가 올라간다. 만약 짙은 농도의 강한 산과 강한 염기의 용액을 섞으면 매우 폭발적인 반응이 일어나 온도가 급격히 올라가므로 화상의 위험이 있다. 따라서 강한 산성, 염기성 용액은 묽혀 사용해야 한다.

중화 반응 후의 용액의 산성도

강한 산과 약한 염기, 약한 산과 강한 염기, 약한 산과 약한 염기의 중화 반응은 강한 산과 강한 염기의 반응처럼 중성 용액이 만들어지는 것이 아니라 사용하는 산, 염기의 세기에 따라 중화 반응 후의 산성도가 달라진다.