물보다 약산인 물질이 물과 반응할 때의 산염기 반응

Question

강염기의 짝산은 약산이고,
이 때 짝산인 약산은 물보다 약한 산 이라고 배웠는데요.

물보다 약산인 물질이, 물과 반응하면 왜 산으로 작용하나요?

물보다 약산이라는것은 물보다 산성도가 약하다는 뜻인데,
산염기 반응은 산성도가 상대적으로 높은게 산으로 작용하고 산성도가 상대적으로 낮은게 염기로 작용하잖아요.

근데 물보다 약산인 물질이 물과 반응해 산염기 반응이 일어날 때, 물보다 약산인 물질이 산으로 작용하더라구요. 왜 염기로 작용하지 않고 산으로 작용하는 건가요?

Answer 1

안녕하세요.

산과 염기의 반응을 이해하기 위해서는, 먼저 산과 염기가 어떻게 정의되는지를 알아야 합니다. 산-염기 반응에서 산은 프로톤(H⁺)을 내놓는 물질로, 염기는 프로톤을 받는 물질로 정의됩니다. 여기서 중요한 것은 물(H₂O)이 양면성을 가진다는 점입니다. 즉, 물은 산으로도 염기로도 작용할 수 있습니다.

물은 자체적으로 다음과 같은 반응을 통해 자동 이온화됩니다:

H₂O+H₂O⇌H₃O⁺+OH⁻

이 반응에서 한 물 분자는 프로톤을 내어주어(H⁺ 이동) 하이드로늄 이온(H₃O⁺)을 형성하며 산으로 작용하고, 다른 물 분자는 프로톤을 받아 하이드록사이드 이온(OH⁻)을 형성하며 염기로 작용합니다.
물보다 약산인 물질이 산으로 작용한다는 것은 그 물질이 프로톤을 물보다 더 쉽게 내어줄 수 있다는 의미가 아닙니다. 오히려, 그 물질은 물에 비해 프로톤을 덜 내어줍니다. 그러나 이러한 물질이 물과 반응할 때, 물은 그 프로톤을 받는 역할(염기 역할)을 할 수 있기 때문에, 상대적으로 해당 물질은 산으로 작용할 수 있습니다.

예를 들어, 아세트산(CH₃COOH)은 물에 비해 상대적으로 약한 산입니다. 물과 아세트산의 반응을 생각해 보면:

CH₃COOH+H₂O⇌CH₃COO⁻+H₃O⁺

이 반응에서 아세트산은 프로톤을 제공하고, 물은 그 프로톤을 받습니다. 여기서 아세트산은 산으로, 물은 염기로 작용합니다. 이는 아세트산이 물보다 더 강한 산은 아니지만, 여전히 물이 프로톤을 받을 수 있는 염기적 성질을 가지고 있기 때문입니다.

결론적으로, 물보다 약산인 물질이 물과 반응할 때 산으로 작용하는 이유는, 그 반응에서 물이 프로톤을 받는 염기로서의 역할을 할 수 있기 때문입니다. 이러한 반응의 동역학은 물의 양면성과 각 물질의 상대적 산-염기 강도에 의해 결정됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

물보다 약산인 물질이 물과 반응할 때 산으로 작용하는 이유는 산-염기 반응의 정의와 관련이 있습니다.

브뢴스테드-로우리 정의에 따르면, 산은 양성자(H⁺)를 주는 물질이고, 염기는 양성자를 받는 물질입니다. 물보다 약산인 물질이라도, 물과의 반응에서 양성자를 줄 수 있다면 산으로 작용할 수 있습니다.

이는 물이 양쪽성(amphoteric) 물질로, 상황에 따라 산 또는 염기로 작용할 수 있기 때문입니다.