Buffers and Hendersen-Hasselbalch

자, 제가 약산을 가지고 있는데요,

저는 이걸 HA라고 부르겠습니다.

A자리에는 어떤 원소든

들어갈 수 있습니다.

플루오린도 될 수 있구요,
또 암모니아 분자도 될 수 있습니다.

만약 여러분이 여기에 H를 붙인다면
이젠 암모늄이 되는 거에요.

저는 어떤 특정한 원소를
말하려는 게 아닙니다.

이건 그냥 산을 표현하는 일반적인 방식일 뿐입니다.

그리고 당연히 이 암모늄은 평형상태입니다.

또 여러 차례 여러분이 봐 왔던 것처럼
양성자이죠.

모두 수용액 상태이구요.

HA는 이렇게 양성자와

짝염기로 분해됩니다.

A는 음전하가 되는데요,

이 짝염기도 분해되거나 혹은

물 분자로부터 수소를 뺏어서

OH가 되어 평형상태를 이룰 수 있습니다.

우리도 여러 번 해봤었죠.

하지만 이게 오늘 수업의 핵심이 아닙니다.

자, 한번 조금만 생각해볼까요?

만약 우리가 어떤 방식으로든 압력을 가한다면
이 평형상태는 어떻게 될까요?

어쩌면 여러분은 오늘 제가 가르치려는
"샤틀리에의 원리"에 대해

이미 눈치를 챘을 수도 있겠네요.

만약 여러분이 어떤 방식으로 평형상태에
압력을 가하면,

그 평형상태는 그 압력을
완화시키려 할 거에요.

자 지금부터 제가 여기에 압력을 줘 볼껀데요,

다른 색으로 표시해보겠습니다.

이제 여기에 강한 염기를 한 번 붙여볼게요.

색이 너무 어둡네요.

제가 NaOH를 더해볼게요.

우리는 NaOH가 강염기임을 알죠.
여러분이 NaOH를 수용액 안에 넣으면

Na가 분해될 겁니다.

하지만 여기서 더 중요한건요,

용액에 있는 OH가 어떻게든
수소를 잡으려 한다는 거죠.

여러분이 용액에 OH를 넣을 때

여러분이 더한 모든 분자,

그냥 분자가 아닌 이 수용액의 모든 분자는

수소 원자들을 모두 가져갈겁니다.

그렇죠?

예를 들어볼까요?
만약 여러분에게 수소분자 1몰이 들어있는

용액이 있고,
여러분이 여기에 1몰의 NaOH를 넣는다면

여러분이 NaOH를 넣자마자 모든 분자들이

반응할겁니다.

OH들은 H들과 반응해서 물 분자를 형성할꺼구요,

모두 용액에서 사라지는 것처럼 보일겁니다.

하지만 사라진게 아니에요.
그냥 물 분자로 바뀐거죠.

모든 수소(H)들이 바뀐거에요.

혹은 수소가 조금 남아있을지라도

곧 모든 1몰의 수소들은 바뀔겁니다.

어떻게 이런 반응이 가능할까요?

이게 바로 평형 반응인거죠.

이 모든 수소들이 사라지는 이유는

평형 반응 때문입니다.

이 반응이 점점 더 많아질수록

수소가 점점 줄어듭니다.

여러분은 이걸 수학적으로도 생각해볼 수 있죠.

처음에 썼던 식으로 보자면
수소가 점점 줄어들면서

평형반응이 빠르게 시작됩니다.

처음의 HA수용액 1몰도 점점 줄어들고

A－는 점점 늘어납니다.

당연히 H도 줄어들꺼구요.

여러분이 NaOH를 수소 1몰에 넣었을 때처럼

OH들이 모두 수소를 잡아버리기 때문이죠

그리고 이것들이 사라지면

이 약염기도 분해될 겁니다.

만약에 제가 수용액에 NaOH를 넣고

완전히 Na양전하와 OH음전하로

분해됩니다.