약산(Weak acid)의 정의와 종류

약산의 정의와 종류

약산(Weak acid)의 정의와 종류

 

약산(Weak acid)은 수용액에서 부분적으로 해리되는 산입니다.  이와 반대로, 강산은 물에서 완전히 해리되는 산을 의미합니다. 당연한 말이지만, 같은 농도에서 약산은 강산보다 pH 값이 높습니다.

 

약산의 종류

 

강산은 그 특성과 위험성으로 널리 알려져있지만 사실 강산보다는 약산의 종류가 훨씬 많습니다. 일상생활에서는 식초(아세트산)나 감귤류 주스(구연산)에서 약산을 접할 수 있습니다. 아래에는 대표적인 약산의 종류와 화학식을 나열하였습니다.

 

아세트산 CH₃COOH

포름산 HCOOH

시안산(사이안화 수소) HCN

불산(불화수소) HF

황화수소 H₂S

트리클로로아세트산 CCl₃COOH

물 (약산 및 약염기) H₂O

 

약산의 이온화

 

약산의 이온화를 나타내는 모식도 (오른쪽 두 그림)

 

수용액에서 강산의 이온화 반응식을 보면 화살표가 왼쪽에서 오른쪽으로 표시되어 있습니다. 그러니 약산의 이온화 반응식을 보면 화살표의 방향은 양쪽 모두를 가리키는 이중 화살표인 것을 알 수 있습니다. 즉, 강산의 이온화 반응의 평형은 오른쪽으로 치우쳐 있어 모두 해리되지만 약산의 이온화 반응의 평형은 짝염기와 수소이온이 모두 수용액에 존대하는 상태입니다. 다시 말하면 약산의 평형상태에서는 HA와 H⁺, A^-가 모두 존재한다는 뜻입니다.

 

HA  ⇌  H⁺ + A^-

 

예를 들어, 아세트산의 평형 반응식은 아래와 같습니다.

 

 CH₃COOH  ⇌  CH3COO^- + H⁺

 

여기서 아세테이트이온은 아세트산의 짝염기입니다.

 

약산이 약한 이유는?

 

어떤 산이 물에서 이온화되는 정도, 즉 산의 세기는 분자의 극성이나 결합을 이루는 전자의 분포와 연관이 있습니다. 만약 결합을 이루는 두 원자가 같은 전기음성도를 가진다면 전자는 균일하게 공유되어 비극성 공유결합을 형성할 것입니다. 이와 반대로 결합을 이루는 두 원자의 전기음성도의 차이가 크다면 전자 분포의 불균형으로 인해 극성 공유결합이나 이온결합을 형성할 것입니다.

 

전기음성도가 높은 원자와 수소가 결합을 하면 전기음성도가 높은 원자가 수소의 전자를 잡아당겨 수소 원자쪽의 전자 밀도가 낮아집니다. 이렇게 되면 상대적으로 이온화가 더 쉬워지기 때문에 더 높은 산성도를 가집니다. 이를 거꾸로 생각하면, 약산의 경우 수소와 결합을 이루는 다른 원자 사이에는 전기음성도 차이가 적거나 극성이 작아 수소 이온을 쉽게 떼어내기 어려운 상황이라고 볼 수 있습니다. 이러한 이유로 전기음성도가 큰 할로겐 원소들이 포함된 산들은 강산인 경우가 많습니다.

 

산의 세기에 영향을 미치는 또 다른 요소는 수소와 결합한 원자의 크기입니다. 원자의 크기가 증가하게 되면 두 원자 사이의 결합 세기가 감소하기 때문에 쉽게 수소를 떼어낼 수 있고 산의 세기가 증가하게 됩니다. 이는 위의 예와 마찬가지로 HF, HCl, HI의 산의 세기를 비교해보면 쉽게 이해하실 수 있습니다.

강산(Strong acid)의 정의와 종류

불산(Hydrofluoric Acid, HF)이 위험한 이유

구연산(시트르산, Citric Acid)의 효능과 용도에 대하여