산과 염기
산의 정의
산은 수용액에서 수소 이온(H⁺)을 내놓을 수 있는 물질로 정의됩니다. 브뢴스테드-로우리 정의에 따르면, 산은 수소 이온을 주는 물질이며, 루이스 정의에 따르면 전자쌍을 받는 물질입니다. 대표적인 산으로는 염산(HCl), 황산(H₂SO₄), 아세트산(CH₃COOH) 등이 있으며, 신맛이 나고 금속과 반응하면 수소 기체를 방출하는 특징이 있습니다.
염기의 정의
염기는 수용액에서 수산화 이온(OH⁻)을 내놓을 수 있는 물질입니다. 브뢴스테드-로우리 정의에서는 수소 이온을 받는 물질, 루이스 정의에서는 전자쌍을 주는 물질로 정의됩니다. 대표적인 염기로는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)₂), 암모니아(NH₃) 등이 있으며, 쓴맛이 나고 미끄러운 촉감을 가집니다.
pH와 산도
pH는 수용액의 수소 이온 농도를 나타내는 지표로, 0~14의 범위를 가집니다. pH 7은 중성, 7 미만은 산성, 7 초과는 염기성입니다. pH는 -log[H⁺]로 정의되며, pH가 1 감소할 때마다 수소 이온 농도는 10배 증가합니다. pH 측정은 식품, 수질 검사, 화학 실험 등 다양한 분야에서 중요하게 활용됩니다.
중화 반응
산과 염기가 반응하여 물과 염을 생성하는 반응을 중화 반응이라고 합니다. 이 반응은 산의 H⁺와 염기의 OH⁻가 결합하여 H₂O를 생성하며, 예를 들어 HCl + NaOH → NaCl + H₂O와 같은 형태입니다. 중화 반응은 위산 과다 치료제나 농업용 토양 조절제 등에 활용되며, 정량 분석(적정) 실험에도 사용됩니다.
산과 염기의 일상생활 활용
산과 염기는 일상생활에서도 다양하게 활용됩니다. 식초(아세트산)는 음식에 산미를 더하고, 베이킹소다(탄산수소나트륨)는 제산제와 청소용 세제로 쓰입니다. 염기는 세탁세제, 비누, 탈취제에 활용되며, 산성비나 염기성 폐수 문제를 해결하기 위한 환경 보호 기술에도 필수적입니다.