레몬의 신맛, 비누의 미끈함, 위장약이 속쓰림을 가라앉히는 것 — 전부 산과 염기의 이야기다. 그리고 이 모든 성질을 pH 하나의 숫자(0~14)로 읽어낼 수 있다.
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아레니우스 (Arrhenius) — 산·염기의 정의
그는 물에 녹아 수소 이온(H+)을 내놓으면 산, 수산화 이온(OH−)을 내놓으면 염기라고 정의했다. 산과 염기의 성질이 사실은 이 두 이온의 작용이었던 것.
🧪 산과 염기 — 지시약으로 구별
용액을 골라 지시약(리트머스·페놀프탈레인·BTB·만능지시약)이 어떻게 변하는지 보자. 지시약은 산·염기를 색으로 알려주는 물질이다.
산성
중성
염기성
내놓는 이온
H+
—
OH−
맛·촉감
신맛
—
쓴맛·미끈
리트머스
파랑→빨강
변화 없음
빨강→파랑
페놀프탈레인
무색
무색
붉은색
BTB
노란색
초록색
파란색
만능지시약
빨강~노랑
초록색
파랑~보라
예
염산·식초·레몬
순수한 물
수산화나트륨·비누·암모니아
⚠️ 산의 공통 성질
산은 금속과 반응해 수소 기체(H2)를 내고, 달걀 껍데기·석회석(탄산칼슘)과 반응해 이산화탄소를 낸다. 이런 공통 성질은 모두 H+ 때문이다.
📏 pH 척도 — 산·염기의 세기를 숫자로
pH는 0~14의 숫자로 산성·염기성의 정도를 나타낸다. 슬라이더를 움직여 색과 대표 물질을 확인하자.
0 강한 산성7 중성14 강한 염기성
7중성순수한 물
🔑 규칙
• pH < 7 = 산성 (작을수록 강한 산) · pH = 7 = 중성 · pH > 7 = 염기성 (클수록 강한 염기)
• pH가 1 작아질 때마다 H+ 농도는 10배 진해진다 (pH는 로그 척도). 그래서 pH 2는 pH 4보다 100배 강한 산.
💧 중화 반응 — 산 + 염기
산과 염기를 섞으면 서로의 성질을 없앤다. 이것이 중화 반응이다. 아래에서 산성 용액에 염기를 한 방울씩 넣어 보자 (BTB 지시약).
✅ 중화 반응의 핵심
산 + 염기 → 물 + 염. 알짜 반응은 H+ + OH− → H2O (물 생성). 딱 맞게 섞이는 지점을 중화점(중성, pH 7)이라 한다. 중화될 때 열이 난다(중화열).
🌡️ 온도로도 중화점을 찾을 수 있다
염기를 넣을수록 H⁺와 OH⁻가 만나 물이 되는 반응이 계속 일어나 온도가 점점 올라간다. 중화점(딱 맞게 섞인 지점)에서 온도가 가장 높다 — 그 뒤로는 반응할 산이 남아 있지 않아 더 이상 오르지 않는다. 그래서 온도-넣은 양 그래프의 가장 높은 지점을 찾으면 중화점을 알 수 있다.