일반화학 산 해리상수 Ka에 대해 질문이 있습니다
저는 산 해리 상수 Ka는 '산이 물과 반응 했을 때 H+ 내놓는 정도'라고 이해했는데요.
HCN의 Ka가 4.9×10^-10라고 하면요
HCN과 물이 있는 상태에서 다른 물질까지 들어온다면 이때도 HCN의 Ka는 4.9×10^-10가 유효한가요?
예를 들어 HCN과 물이 있는데, 또 다른 산인 HNO2를 부어서 새로운 용액을 만들면요.
이 때 새로운 용액에서도 HCN의 Ka는 4.9×10^-10가 유효한건가요??
유효여부와 그 이유도 궁금합니다
안녕하세요.
산 해리 상수(Kₐ)는 특정한 산이 물과 반응하여 양성자(H⁺)를 얼마나 내놓는지를 정량적으로 나타내는 값입니다. 이 값은 온도와 용매가 동일할때 일정하게 유지되며, 해당 산의 고유한 특성을 반영합니다. 그러나, 새로운 용질(ex : HNO₂와 같은 또 다른 산)이 추가된 경우, 용액의 평형 상태가 변화할 수 있으며, 이것이 실질적인 해리도에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 경우 HCN의 고유한 Kₐ 값은 변하지 않지만, 실질적인 해리도와 pH는 달라질 수 있습니다.
HCN의 Kₐ 값이 유효한가?
HCN의 Kₐ 값인 4.9×10⁻¹⁰은 물과의 반응에서 정의된 고유한 값입니다. 따라서 HCN이 물과 반응할 때, 평형 상수 자체는 변하지 않습니다. 그러나 새로운 산(ex : HNO₂)이 첨가되면, 용액의 전체 수소 이온 농도([H⁺])와 평형 상태가 변하게 됩니다. 이는 HCN의 해리도를 변화시킬 수 있지만, HCN 자체의 Kₐ 값은 여전히 같은 온도와 조건에서 동일하게 유지됩니다.
다른 산의 영향: 공통 이온 효과(Common ion effect)
HNO₂와 같은 산이 용액에 추가되면, 두 산은 모두 물에 해리되어 H⁺ 이온을 방출합니다. 이로 인해 공통 이온 효과가 발생합니다. 공통 이온 효과란, 용액 내에 같은 이온이 추가될때 해당 이온을 생성하는 평형이 억제되는 현상을 말합니다. 이 경우, HNO₂와 HCN은 모두 H⁺ 이온을 생성하므로, HCN의 해리도는 감소하게 됩니다. 이는 다음과 같은 평형 식에서 나타납니다 :
HCN ⇌ H⁺ + CN⁻
HNO₂ ⇌ H⁺ + NO₂⁻
HNO₂가 해리하면서 추가적인 H⁺ 이온을 공급하면, 르 샤틀리에의 원리(Le Chatelier`s principle)에 따라 HCN의 해리 평형은 왼쪽으로 이동합니다. 이로 인해 실제로 생성되는 CN⁻의 농도가 줄어들며, HCN의 해리도는 감소하지만, 고유한 Kₐ = 4.9×10⁻¹⁰은 변하지 않습니다.
HCN의 고유한 Kₐ 값은 HNO₂와 같은 다른 물질이 추가되더라도 변하지 않습니다. Kₐ는 특정 산이 물과 반응할때의 고유한 평형 상수로, 이는 온도와 용매가 동일하다면 일정하게 유지됩니다. 그러나 새로운 산이 들어오면 공통 이온 효과로 인해 HCN의 해리도는 감소할 수 있으며, 이로 인해 실제 pH와 각 이온의 농도가 달라질 수 있습니다.