[화학1] 중화반응 2

2. 중화 반응의 특성

 

중화반응에서의 이온 수의 변화 양상을 파악하는 것은 매우 중요한 일이다. HCl과 NaOH의 중화반응에서 다음과 같은 그래프를 생각해 볼 수 있다(그림 3).

 

다음의 그래프는 그래프 그 자체 이상의 의미를 지닌다. 이 그래프를 어떻게 이해하느냐에 따라서 이후에 풀 중화반응 자료 해석에 대한 결이 달라지므로, 주의 깊게 잘 읽어보길 바란다.

 

먼저 Cl^- 이온에 대해서 생각해 보자. Na⁺ 이온과 Cl^- 이온은 반응에 참여하지 않는 구경꾼 이온이다. 따라서 Cl^- 이온은 맨 처음 존재했던 양 그대로에서 반응이 끝날때까지 그 양이 불변한다. 다음으로는 Na⁺ 이온이다. Na⁺ 이온은 첨가하는 대상이 되는 이온이므로, 반응의 시작부터 계속해서 그 양이 정비례하여 증가한다.

 

다음으로는 H⁺ 이온과 OH^- 이온에 대해 생각해 보자. 이들은 반응에 직접 참여하는 알짜 이온이다. 따라서 반응이 진행됨에 따라 그 양이 변화하게 된다. 초기에는 H⁺이온이 존재하였는데, NaOH를 첨가함에 따라 H⁺이온은 OH^- 이온과 중화 반응이 진행하여 그 양이 정비례하여 감소한다¹⁾. 따라서 반응이 완결되기까지 H⁺ 이온은 일정한 기울기로 감소하며, 중화점에 도달하였을 때부터 H⁺의 양은 0이 된다.

 

한편 OH^- 이온의 경우 반응에 첨가함과 동시에 H⁺ 이온과 중화반응을 진행하여 물을 생성하므로, 중화점에 도달하기까지 그 양이 0이다. 중화점에 도달한 이후부터는 용액 내에 H⁺ 이온이 존재하지 않으므로, OH^-의 양은 정비례하여 증가한다.

 

결과적으로 알짜 이온은 각자 1 : 1로 반응하여 하나의 물 분자를 생성하므로, 생성된 물 분자의 양은 반응한 알짜 이온의 수와 같다. 반응의 완결은 부족한 물질, 즉 한계 반응물이 결정하므로, 생성된 물 분자의 양은 한계 반응물에 비례한다.

 

한편 중화반응은 발열반응이므로 반응 결과 중화열이 생성된다. 중화열의 발생 역시 알짜 이온이 반응하여 물 분자를 형성하며 발생하는 것이므로, 중화열의 발생량은 한계 반응물에 비례한다²⁾.

 

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1) 중화반응에서 두 알짜 이온은 1 : 1로 반응하기 때문이다.

2) 물론 추가 자료 없이 발생한 열량을 정확히 계산할 수는 없으며, 교육과정상 이를 물어보지도 않는다. 그냥 정비례함을 느끼고 넘어가자.

 

Edited 23.11.07

Edited by 푸른삿포로