1. 평형 관점에서 산 염기 반응 : 해리 상수 (산 해리 상수, 염기 해리 상수)
※ 산과 염기가 반응할 때,
- "평형에서 어느 쪽으로 치우치는가 (해리 정도)"를,
- 화학적 평형 관점의 평형 상수로 표현할 수 있음
ㅇ 산 해리 상수 (Acid Dissociation Constant, Ka)
- 산 HA가 물에서 해리되면, {#HA \rightleftharpoons H^+ + A^-#}
- 이때, 평형 상수는, {#K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]}#}
. Ka 값이 큼 → 해리 많이 됨 → 강산
. Ka 값이 작음 → 해리 적게 됨 → 약산
ㅇ 염기 해리 상수 (Base Dissociation Constant, Kb)
- 염기 B가 물과 반응하면, {#B + H_2O \rightleftharpoons BH^+ + OH^-#}
- 이때, 평형 상수는, {#K_b = \frac{[BH^+][OH^-]}{[B]}#}
. Kb 값이 큼 → 해리 많이 됨 → 강염기
. Kb 값이 작음 → 해리 적게 됨 → 약염기
ㅇ 한편, 실무에서는 로그 표현식을 더 많이 사용
- {#pK_a = -\log K_a#}
- {#pK_b = -\log K_b#}
2. 염을 생성하는 산 염기 반응 : 중화 반응 (Neutralization) => 염(Salt,鹽) 생성
※ 산과 염기와의 반응은, 중화 반응 이라고 하며,
- 보통, 발열을 동반하며, 물 분자를 생성하면서,
- 산,염기 각각의 독특한 성질이 크게 감소하거나 변화됨
ㅇ 이때, 생성물의 하나로써, 이온결합화합물인 `염(Salt,鹽)`을 생성함
- 즉, 산과 염기가 반응을 일으킬 때, `물`과 함께 대체로 짠 맛의 `염(Salt,鹽)`이 생성됨
ㅇ 결국, 염(Salt,鹽)이란, 양이온과 음이온이 결합된, 이온결합 화합물 임
- 例) HCl (염산) + NaOH (수산화나트륨) → NaCl (염) + H2O (물)
- 例) NaCl (염화 소듐), KI (포타슘), LiF (플루오린화 리튬) 등
ㅇ 센 산과 센 염기와의 중화반응에 의해 생성된 염은, 중성 용액을 만듬
- 즉, 센 산의 양이온과 센 염기의 음이온들(둘 다 H+에 대한 친화력 없음)로 이루어진 염
- 例) KCl, NaCl, NaNO3, KNO3 등
3. [참고사항] 생화학에서, 염석, 염용 (鹽溶, salting in) 이란?
ㅇ 염석 (鹽析, salting out)
- 단백질 등 고분자 물질이, 고 농도의 염 존재하에서, 용해도가 감소하여 침전되는 현상
- 염석 원리
. 단백질은 물에 잘 녹는 고분자로써, 표면의 친수성 곁사슬(R기)이,
.. 물 분자와 수소 결합을 형성하여 수화층을 이루어 안정화됨
. 그러나 고 농도의 염을 첨가하면, 물 분자들이 염 이온(Na+,SO42- 등)과 먼저 결합하여,
.. 단백질 표면과 결합할 물이 부족해짐(수화층의 파괴)
. 이로 인해, 단백질 내부의 소수성 곁사슬(R기) 간의 상호작용(소수성 상호작용)이 증가하고,
.. 단백질들이 서로 뭉쳐 응집하면서 침전(salting out) 됨
- (고 농도 염 → 용해도 감소 → 침전)
- 용도
. 침전을 통한 단백질 분리/정제에 활용
. 침전시켜 저장하고 다시 재 용해로 단백질 보존
ㅇ 염용 (鹽溶, salting in)
- 단백질 등 고분자 물질이, 저 농도의 염 존재하에서, 용해도가 증가하는 현상
- 염용 원리
. 소량의 염 이온이 단백질 표면 전하를 부분적으로 차폐(중화)시킴으로써,
수용액 내 단백질 분자들 간의 정전기적 반발력을 일시적으로 약화시켜줌
. 그 결과, 단백질 분자들이 서로 지나치게 밀어내지 않게 되어,
수용액 내에서 더 안정하게 분산(용해)될 수 있음
- (저 농도의 염 → 용해도 일시 증가 : 일정 농도 이상이면, 염석 일어남)
- 용도 : 용해 촉진