화2 고수들만(개념 완벽)
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하나 상충되는 상황에 대해서 생각중인데 다른분들 생각좀 듣고 싶어서올립니다.
산염기 관련 상황입니다.상황을 범주화해서 보면 (1번상황)약산 HA와 짝염기 A-가 0.1M인 부피100ml완충용액이 있습니다. 여기에 추가로 100ml물을 추가하면 공통이온 효과로 HA의 이온화반응이 자발적으로 진행되고 HA와 A-의 비가 1대1에서 1대 1보다큰 실수로 변할겁니다. (2번상황) 물 200ml에 약산HA와 A-를 각각 0.05M이 되도록 용해합니다. 그럼 산과짝염기가 1대1완충용액이 될겁니다. 여기서 문제는 1번상황과 2번상황이 헤스의법칙에 의해 처음상태와 마지막상태가 같으니 같은 결과가 나와야하지않냐라는 겁니다.둘다 200ml물에 HA, A-각각 0.01몰씩 녹인 상황이니 말이죠.. 제말에 오류가 있거나 생각말씀해주시면 감사하겠습니다.
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..
물을 추가해도 공통이온효과가 안일어나는거 아닌가요? 평형상수에 액체는 포함하지 않으니까..
HA A- h30+의 농도가 작아지지않습니까..
아 그러네요 ㅈㅅ
무슨소리신지 모르겠네요. HA : A- 1대1 이면 h3o+는 특정온도에서의이온화상수값인데요.
아 ㄹㅇ 헷갈리네요..ㅠ
방금 제가 질문을 잘못 이해했던거같네요
상황1이랑 상황2에서 HA와 A-의 몰수는 둘다 0.01몰인데 H3O+의 몰수가 달라서 두개가 애초에 다른상황인거 아닐까요?
농도는 두가지 상황 모두 Ka인데 부피가 다르니까
같은온도에서 이온화상수같고 약산 짝염기 비가 같으면 수소이온농도는 무조건같습니다.
아마 약산에서 이온화상수가 워낙 작아서 1번상황에서 추가로 이온화되는 HA는 무시하는거로 알아요
둘다 2번상황처럼 보는게 맞다는거죠?
네
저도 그렇게 판단했는데 어떤선생분께서 1번상황처럼 이온화반응 무시하면 안된다고하시더러고요..
2번 상황에서 둘다 같은 양씩 넣는다고 반응이 안일어 나는게 아니죠 그리고 1번 상황에서도 완충용액을 만들때 중화반응을 이용하느냐 아니면 처음부터 두 이온을 일정한 비율로 넣어서 평형에 이르면 정확히 1대1비율이 되게 만들것이냐에 따라 다르겠죠
중화적정으로 완충용액만드는거와 산과 짝염기를 넣어서 완충용액만드는거와 다른상황인가요?
중화적정할때는 OH이온을 넣어줘야 되고 그러면 그에 따라 H+의 농도가 바뀌고 다른 이온들의 농도도 다 바뀌겠죠? 헤스의 법칙을 쓸려면 초기 조건이 같아야 되는데 OH이온을 넣어준시점에서 부터 벌써 초기조건이 다르게 되죠
근데 그건 그리 중요한건 아닌거같은데요. 약산과 약산의농도에 반인 농도의 강염기로 적정했을때로 1번상황 2번상황을 바꾼다면 여전히 똑같은 문제에 봉착할텐데요.
1번상황에 넣어준 물질들과 2번 상황에 넣어준 물질들 을 각각한번 적어봐 주세요
용해되기전 약산과 약산 몰 수의 반인 강염기와 물 200ml로 초기상태가 같고 한경우에는 100ml 에 약산과 강염기를 융해시키는동시에 완충점까지 중화시킨후 100ml물을 넣어주는경우고요. 두번째는 200ml에 약산과 강염기를 바로 용해시키는 동시에 완충점까지 적정시킨상황으로 끝 결론부도 같은상태
처음 문제 상황에서 이러면 초기 값들이 다르다는거 이해 가시나요?
0.1을 0.05로 바꿔 주세요
수소이온농도가 물의 자동이온화로 인한 농도가 더클때를 말씀하시는건가요?
?뭐가됬든 1번과 2번 상황에서 초기에 HA와 A의 농도는 같을지 몰라도 H의 농도는 다르기 때문에 헤스의 법칙을 이용할수 없다는 거죠 산염기 반응에서 모든 초기조건이 같으면 반응에서 결과는 항상 같습니다
왜 근데 2번상황에서 pH가 7인가요..?
물에다가 이온 2개 그냥 넣어준거 아닌가요 0.01몰씩
네 맞습니다.
무슨 말씀하시는건지 알겠습니다만 그 두상황을 용해전으로 거슬러올라가면 용해전 0.01몰씩 각각 약산과 짝염기가 있고 비커에 물200ml있는상황으로 같은 초기상태가 되지않나요..?
우선 1에서, HA가 추가적으로 이온화될 수는 있으나 미미합니다. HA와 A-가 심각하게 많았거나 희석을 엄청나게 한 게 아닌이상요. HA나 A-나 똑같이 두 배 희석된 상황이니 굳이 평형의 이동이 일어나서 무언가 새로운 일을 해줘서 평형상수를 맞춰줄 필요는 없습니다. 희석하면서 H+의 농도도 같이 변하긴 했을 것이나 애초에 10의 마이너스 몇승꼴이라 변한 정도가 미미해서 일반적으로는 무시 가능합니다. 더군다나 HA대신 H2O가 이온화되기도 하니 HA/A-의 변화는 더욱 미미합니다. 여기까지는 아시는 부분인 것 같고요.
2번 상황에서, 완충용액을 만들때 어거지로 [HA]:[A-]를 1:1로 딱 맞추는 일을 "실제로" 잘 하지는 않지만, 설령 [HA]:[A-]를 1:1로 맞췄다고 한들, 이게 HA 10개 NaOH 5개 내지는 HA 5개 NaA 5개 넣어서 발생한 상황은 아닙니다.
그러니까 2번이 애초부터 HA와 A-를 1:1로 녹인 상황이 아니라서, 1과는 다른 상황이라는 겁니다. HA와 A-를 1:1로 녹였다면 HA와A- 평형 외의 물의 자동이온화 등 수용액 내에서 다양한 이온들의 평형이 개입해서 평형의 이동이 일어납니다. 결과가 [HA]:[A-]=1:1이 아니라는거죠. 굳이 [HA]:[A-]를 1:1로 넣으려면 이온을 측정도 귀찮을만큼(내지는 불가능할만큼) 작은 양을 더 넣거나 희석/농축 해줘야합니다.
결국 과학적으로 크게 의미가 있는 상황은 아니지만, 아주 엄밀하고 순수하게 이론적으로 접근한다면 애초에 제시하신 1번 상황과 2번 상황이 같은 상황이 되지는 못합니다. 그렇지 않고 실제적으로 접근한다면 1번 상황에서 희석 후에도 여전히 [HA]:[A-]=1:1이 됩니다.
답변 감사드립니다. 사실 이런 글을 올린건 수능완성문제에 저 두상황을 제시하고 수소이온농도를 비교하는 문제가 있었습니다.(답지는 이온화도를 언급하는 오개념해설) 저는 이 두상황이 같다고 봐도 되지않냐라는 입장인데 선생님께서는 사람이 물을 많이 마시면 완충용액인 혈액이 묽어져서 ph변화로 죽는걸 예시로(극단적인 예시이기는합니다.)저 두상황도 구분해야한다라는 입장이시더라고요.. 이 수능 화2라는 과목에서 출제하는 문제라는 점을 고려한다면 님이 제시한 두입장중 어느 관점으로 판단해야하죠.?
단순히 물을 많이 마셔서 희석됐기 때문에 pH가 변하는 게 아니라, 짝산-짝염기쌍의 농도가 묽어져서 다른 산이나 염기를 완충하는 능력(완충용량)이 떨어진 겁니다. 그러면 대사과정에서 암모니아같은게 좀만 생겨도 pH가 휙휙 변하겠죠.
그건 둘째치고 사실 완충용량 감소보단 염 농도 저하로 인한 삼투압 변화의 문제가 더 큽니다.
그런거 치졸하게 출제 안합니다.