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15.9:

์‚ฐ ํ˜ผํ•ฉ

JoVE Core
ๅŒ–ๅญฆ
ใ“ใฎใ‚ณใƒณใƒ†ใƒณใƒ„ใ‚’่ฆ–่ดใ™ใ‚‹ใซใฏใ€JoVE ่ณผ่ชญใŒๅฟ…่ฆใงใ™ใ€‚  ใ‚ตใ‚คใƒณใ‚คใƒณๅˆใฏ็„กๆ–™ใƒˆใƒฉใ‚คใ‚ขใƒซใ‚’็”ณใ—่พผใ‚€ใ€‚
JoVE Core ๅŒ–ๅญฆ
Mixtures of Acids

่จ€่ชž

ๅ…ฑๆœ‰

๊ฐ•์‚ฐ๊ณผ ์•ฝ์‚ฐ์˜ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์—์„œ ๊ฐ•์‚ฐ์€ ์™„์ „ํžˆ ํ•ด๋ฆฌ๋˜์–ด ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ๋†๋„๋ฅผ ํ˜„์ €ํ•˜๊ฒŒ ์ฆ๊ฐ€์‹œํ‚ค๋Š” ๋ฐ˜๋ฉด ์•ฝ์‚ฐ์€ ๋ถ€๋ถ„์ ์œผ๋กœ๋งŒ ํ•ด๋ฆฌ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด์™€ ์œ ์‚ฌํ•˜๊ฒŒ ๋‘ ์•ฝ์‚ฐ์˜ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์—์„œ ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ์€ ์•ฝํ•œ ์‚ฐ๋ณด๋‹ค ๋” ๋งŽ์€ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์„ ์ƒ์„ฑํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋‘ ๊ฒฝ์šฐ ๋ชจ๋‘ ๋” ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ์ด ์žˆ์„ ๋•Œ ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์˜ ํ•ด๋ฆฌ๋Š” ์–ต์ œ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.๋ฅด ์ƒคํ‹€๋ฆฌ์—์˜ ์›๋ฆฌ๋Š” ๋” ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ๋“ค์— ์˜ํ•œ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ํ˜•์„ฑ์ด ํ‰ํ˜•์„ ๋ฐ˜์‘๋ฌผ ์ชฝ์œผ๋กœ ์ด๋™์‹œ์ผœ ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์˜ ํ•ด๋ฆฌ๋ฅผ ๊ฐ์†Œ์‹œํ‚จ๋‹ค๊ณ  ์„ค๋ช…ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์‚ฐ์˜ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์˜ pH๋Š” ์ฃผ๋กœ ๋” ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ์˜ ๋†๋„์— ์˜ํ•ด ๊ฒฐ์ •๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด, 0.15 ๋ชฐ์˜ ์—ผ์‚ฐ๊ณผ 0.30 ๋ชฐ์˜ ์‹œ์•ˆํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ์„ ํฌํ•จํ•œ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์—์„œ ๊ฐ•์‚ฐ์ธ ์—ผ์‚ฐ์€ 0.15 ๋ชฐ์˜ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ ๋†๋„๋ฅผ ์ƒ์„ฑํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.์ด์™€ ๋Œ€์กฐ์ ์œผ๋กœ ์•ฝ์‚ฐ์ธ ์‹œ์•ˆํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ์€ ๋ถ€๋ถ„์ ์œผ๋กœ๋งŒ ํ•ด๋ฆฌ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์‹œ์•ˆํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ์— ์˜ํ•ด ์ƒ์„ฑ๋œ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ๋†๋„๋Š” ์‚ฐํ•ด๋ฆฌ ์ƒ์ˆ˜ Ka์™€ ICE ํ‘œ์—์„œ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ์ดˆ๊ธฐ ๋†๋„๋Š” ์—ผ์‚ฐ์˜ ์ดˆ๊ธฐ ๋†๋„์ธ 0.15 ๋ชฐ๊ณผ ๊ฐ™์œผ๋ฉฐ, ์‹œ์•ˆํ™”๋ฌผ ์ด์˜จ์˜ ์ดˆ๊ธฐ ๋†๋„๋Š” 0์ž…๋‹ˆ๋‹ค.ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ๊ณผ ์‹œ์•ˆํ™”๋ฌผ ์ด์˜จ์˜ ๋†๋„์˜ ๋ณ€ํ™”๋Š” x๋กœ ํ‘œ์‹œ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. x๋Š” ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ์ž‘์€ ์ˆซ์ž์ด๋ฏ€๋กœ 5 ํผ์„ผํŠธ ๊ทœ์น™์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฉด 0.30 ๋นผ๊ธฐ x๋Š” 0.30์— ๊ทผ์‚ฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, 0.15 ๋”ํ•˜๊ธฐ x๋Š” 0.15์— ๊ทผ์‚ฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์‹œ์•ˆํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ์˜ Ka๋Š” 4.9 10โปยนโฐ๋กœ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ๋†๋„์— ์‹œ์•ˆํ™”๋ฌผ ์ด์˜จ์˜ ๋†๋„๋ฅผ ๊ณฑํ•˜๊ณ  ์‹œ์•ˆํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ ๋†๋„๋กœ ๋‚˜๋ˆˆ ๊ฐ’๊ณผ ๊ฐ™์Šต๋‹ˆ๋‹ค.ICE ํ‘œ์˜ ๊ฐ’์„ Ka ์‹์— ๋Œ€์ž…ํ•˜๋ฉด ์‹œ์•ˆํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ์—์„œ ์ƒ์„ฑ๋œ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ๋†๋„๋ฅผ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ฐ ์ด ๊ฐ’์€ ์—ผ์‚ฐ์—์„œ ์ƒ์„ฑ๋œ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ๋†๋„์— ๋น„ํ•ด ๋ฌด์‹œํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์„ ์ •๋„๋กœ ์ž‘์Šต๋‹ˆ๋‹ค. pH๋Š” ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ ๋†๋„ 0.15 ๋ชฐ์˜ ์Œ์˜ ๋กœ๊ทธ๋ฅผ ์ทจํ•˜์—ฌ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์˜ pH๋Š” ์˜ค์ง ๊ฐ•์‚ฐ์ธ ์—ผ์‚ฐ์˜ ๋†๋„์— ์˜ํ•ด์„œ๋งŒ ๊ฒฐ์ •๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€๋กœ ๋™์ผํ•œ ์–‘์œผ๋กœ ์กด์žฌํ•˜๋Š” ๋‘ ์•ฝ์‚ฐ์˜ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์˜ pH๋Š” ์ฃผ๋กœ ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ์˜ ๋†๋„์— ์˜ํ•ด ๊ฒฐ์ •๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด ํ”Œ๋ฃจ์˜ค๋ฆฐํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ๊ณผ ์‹œ์•ˆํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ์—์„œ ํ”Œ๋ฃจ์˜ค๋ฆฐํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ์€ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์˜ pH์˜ ์ฃผ์š” ๊ฒฐ์ •์š”์ธ์ด ๋  ๊ฒƒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์™œ๋ƒํ•˜๋ฉด ๋ถˆํ™” ์ˆ˜์†Œ์‚ฐ์€ ์ˆ˜์†Œ ์‹œ์•ˆ์‚ฐ Ka๋ณด๋‹ค ๊ฑฐ์˜ ๋ฐฑ๋งŒ ๋ฐฐ ๋†’์€ 3.5 10โปโด์˜ Ka ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.

15.9:

์‚ฐ ํ˜ผํ•ฉ

์‚ฐ์„ ํ•จ์œ ํ•˜๋Š” ์šฉ์•ก์˜ pH๋Š” ์‚ฐ ์„ฑ ํ•ด๋ฆฌ์ƒ์ˆ˜ ๋ฐ ์ดˆ๊ธฐ ๋†๋„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ฒฐ์ •๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์šฉ์•ก์— ๋‘ ๊ฐ€์ง€ ๋‹ค๋ฅธ ์‚ฐ์ด ํฌํ•จ๋˜์–ด ์žˆ๋Š” ๊ฒฝ์šฐ, ๊ทธ pH๋Š” ์‚ฐ์˜ ์ƒ๋Œ€๊ฐ•๋„์™€ ํ•ด๋ฆฌ ์ƒ์ˆ˜์— ๋”ฐ๋ผ ์—ฌ๋Ÿฌ ๊ฐ€์ง€ ๋ฐฉ๋ฒ• ์ค‘ ํ•˜๋‚˜๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ฒฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ๊ณผ ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์˜ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ

๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ๊ณผ ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์˜ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์—์„œ, ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ์€ ์™„์ „ํžˆ ํ•ด๋ฆฌํ•˜๊ณ  ์šฉ์•ก์— ์กด์žฌํ•˜๋Š” ๊ฑฐ์˜ ๋ชจ๋“  ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ๊ณต๊ธ‰์›์ด๋œ๋‹ค. ๋Œ€์กฐ์ ์œผ๋กœ, ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์€ ๋ถ€๋ถ„ ํ•ด๋ฆฌ๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๊ณ  ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ๋ฌด์‹œํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋†๋„๋ฅผ ์ƒ์„ฑํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ์— ์˜ํ•ด ์ƒ์„ฑ ๋œ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ๋†’์€ ๋†๋„๋Š” ๋” ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์˜ ํ•ด๋ฆฌ๋ฅผ ๊ฐ์†Œ์‹œํ‚จ๋‹ค. ์ด๋Š” ๋ฅด ์ƒคํ…”๋ฆฌ์—์˜ ์›์น™์— ๋”ฐ๋ฅด๋ฉด “ํ‰ํ˜•์˜ ํ™”ํ•™ ์‹œ์Šคํ…œ์ด ๋ฐฉํ•ด๋ฅผ ๋ฐ›์œผ๋ฉด ์‹œ์Šคํ…œ์ด ๊ต๋ž€์„ ์ตœ์†Œํ™”ํ•˜๋Š” ๋ฐฉํ–ฅ์œผ๋กœ ์ด๋™ํ•œ๋‹ค”๋Š” ์›์น™์— ๋”ฐ๋ผ ๋ฐœ์ƒํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ์— ์˜ํ•ด ์ƒ์„ฑ๋œ ๊ณผ์ž‰ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์€ ํ‰ํ˜•์„ ๋ฐฉํ•ดํ•˜๊ณ , ๋”ฐ๋ผ์„œ ํ‰ํ˜•์ด ํ™•๋ฆฝ๋  ๋•Œ๊นŒ์ง€ ๋ฐ˜์‘์ด ์—ญ๋ฐฉํ–ฅ์œผ๋กœ ์ด๋™ํ•œ๋‹ค. ์ด๊ฒƒ์€ ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์˜ ํ•ด๋ฆฌ์˜ ๊ฐ์†Œ๋กœ ์ด๋Œ์–ด ๋ƒ…๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ฐ์†Œ๋กœ ์ธํ•ด, ๊ฐ•ํ•˜๊ณ  ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์˜ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์˜ pH๋Š” ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ์˜ ๋†๋„์—์„œ๋งŒ ๊ณ„์‚ฐ๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด, ์—ผ์‚ฐ(HCl)์˜ ๋†๋„๊ฐ€ ๋™๋“ฑํ•œ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์˜ pH, ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ, ๋ฐ ํฌ์‚ฐ(HCHO2),์•ฝํ•œ ์‚ฐ์€ HCl์˜ ๋†๋„์—์„œ๋งŒ ๊ฒฐ์ •๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์—์„œ HCl์˜ ๋†๋„๊ฐ€ 0.0020 M์ธ ๊ฒฝ์šฐ, ๊ทธ pH๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ๊ณ„์‚ฐ๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

Eq1

์—ฌ๊ธฐ์„œ, HCHO2์— ์˜ํ•ด ์ƒ์„ฑ๋œ ํ•˜์ด๋“œ๋กœ๋Š„ ์ด์˜จ์˜ ๋†๋„์™€ ๋ฌผ์˜ ์ž๊ฐ€ํ™”๋Š” ๋ฌด์‹œํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ ๋ฌด์‹œํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๋‹ค๋ฅธ ํ•ด๋ฆฌ ์ƒ์ˆ˜์™€ ๋‘ ๊ฐœ์˜ ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์˜ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ

๋‘ ๊ฐœ์˜ ์•ฝํ•œ ์‚ฐ์˜ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์—์„œ, ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์˜ pH๋Š” ๊ทธ๊ฒƒ์˜ ํ•ด๋ฆฌ ์ƒ์ˆ˜๊ฐ€ ์•ฝํ•œ ์‚ฐ ๋ณด๋‹ค ์ƒ๋‹นํžˆ ๋†’์€ ๊ฒฝ์šฐ์— ๊ฐ•ํ•œ ์‚ฐ์— ์˜ํ•ด ๊ฒฐ์ •๋  ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด, ์•„์งˆ์‚ฐ(HNO2)๋ฐ ์ €์—ผ์‚ฐ(HClO)์˜ ๋†๋„๊ฐ€ ๋™๋“ฑํ•œ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์—์„œ HNO2๋Š” KA(4.6 ร— 10-4)๊ฐ€HClO์˜KA(2.9 ร— 10-8)๋ณด๋‹ค ์•ฝ 10,000๋ฐฐ ๋†’์€ ํ˜ผํ•ฉ๋ฌผ์˜ pH์˜ ์ฃผ์š” ๊ฒฐ์ •์ž๊ฐ€ ๋  ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ๋ฅด ์ƒคํ…”๋ฆฌ์—์˜ ์›์น™์— ๋”ฐ๋ฅด๋ฉด, HClO๋Š” HNO2์˜์กด์žฌ์— ๊ฐ์†Œ ๋œ ํ•ด๋ฆฌ๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ค๋‹ˆ๋‹ค.