위험물산업기사 산과 염기 — 정의·리트머스·pH 판별

아레니우스 이론에서 산은 수용액에서 해리하여 수소 이온(H⁺)을 내놓는 물질이고, 염기는 수산화 이온(OH⁻)을 내놓는 물질이다. 수소 이온을 받아들이는 물질은 아레니우스 정의와는 다른 이론의 염기 개념이므로 정의를 섞지 않는다. 산은 신맛이 나고 푸른 리트머스 종이를 붉게 물들이며 pH가 7보다 작다. 염기는 쓴맛과 미끈거리는 촉감이 있고 붉은 리트머스 종이를 푸르게 만들며 pH가 7보다 크다. 산은 수소보다 이온화 경향이 큰 금속(아연, 철 등)과 반응하여 수소를 발생시킨다.

물질 분류 예로 수산화칼륨은 강한 염기, 암모니아수는 염기, 크롬산은 산소산의 하나로 산에 속하고, 염화칼슘은 강산과 강염기의 중화 반응으로 만들어진 염이라 산도 염기도 아니다. 산성의 강도는 수소 이온 농도 [H⁺]로 비교하는데, pH=3은 [H⁺] = 1×10⁻³몰/L이고 [H⁺]가 클수록 산성이 강하다.

산화물은 원소의 금속·비금속 성질을 따른다. 금속 산화물은 물과 작용하여 수산화물을 만들어 염기성을 나타낸다. Na₂O는 물과 반응해 수산화나트륨을 만드는 대표적인 염기성 산화물이다. 비금속 산화물은 물과 반응해 염산, 규산, 인산 같은 산을 만들어 산성을 나타낸다.

수산화물에는 양쪽성이 있다. 알루미늄 수산화물 Al(OH)₃는 양쪽성 수산화물로 산과 염기 모두에 녹아 강염기인 수산화나트륨에도 녹는다. 니켈 수산화물 Ni(OH)₂는 중금속 수산화물로 강염기에는 녹지 않고 산에는 녹는다. 이 성질 차이를 이용해 두 침전의 혼합물에 NaOH를 넣으면 Al(OH)₃만 녹아 여과로 분리할 수 있다. pH 계산에서는 pH + pOH = 14를 쓰는데, pH 9인 수산화나트륨 용액은 pOH 5, [OH⁻] = 10⁻⁵몰/L이고 Na⁺도 1:1로 같은 농도다.