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산과 염기 Acids & Bases |
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1. 개요
酸 ｜ acid일반적으로 수용액 중에서 해리하여 수소 이온을 생성하고 염기(鹽基)와 중화하여 염(鹽)을 만드는 물질. 예를 들면 염화 수소(HCl)을 물에 녹이면 해리하여 오늄 이온인 하이드로늄(옥소늄) 이온(H3O+)[1]을 생성하고 산이 되는 것을 뜻한다. 신맛의 원인이 바로 수소 이온/하이드로늄(옥소늄) 이온이다.
산에 대한 이러한 정의는 1903년에 노벨화학상을 수상한 스반테 아레니우스가 1884년에 내린 산의 정의이다.[2] 이해하기 쉽다는 장점은 있지만, 범위가 확장되면 적용될 수 없다. 자세한 내용은 아레니우스 산염기를 참고하자.
이와 같이 산에 대한 정의는 화학에 대한 연구가 진행되며 수정되고 범위가 계속 확장되어 왔다. 아래는 각각의 정의이고, 아래쪽으로 갈수록 최신 정의이다.
- 아레니우스 산염기: 일반적으로 알려진 산/염기 개념이다. 산이란 물에 용해되어 H+를 내는 화학종이다.
- 브뢴스테드-로리 산염기 (1923년): 산이란 수소 이온을 잃는 화학종이다.
- 루이스 산염기 (1923년): 산은 전자쌍 받개이다. ( 경계 궤도함수 이론을 적용하면 HOMO와 LUMO를 적용하여 쓸 수도 있다.)
- 용매계 개념 (1950년대): 산이란 용매의 양이온을 형성하는 물질이다.[3]
- HSAB 이론 (1960년대): 산/염기 중에서도 전자 친화도에 따라 맞는 짝이 따로 있다는 개념이다.
좁은 의미로는, 카복실기가 있는 화합물만을 뜻하기도 한다(접미사가 -산(-acid)이다). 이 경우 액성과는 무관하다.[4]
물질을 잘 녹이는 성질이 있기 때문인지, 여러 매체에선 상당히 위험하거나 뭐든지 녹여버리는 만능 물질로 나오는 등[5] 과장된 감이 있긴 하지만 위험하긴 하다. 약산이라도 질질 흘리고 다니면 어딘가를 부식시키니[6], 꼭 장갑을 끼고 퓸 후드 안에서 취급해야 한다.[7]
그런데 인식과는 다르게 강염기가 강산보단 생명체한테는 훨씬 위험하다. 이유는 염기(화학) 문서 참조.
산이 인체에 닿게 되면 강한 탈수반응을 일으키는데, 대부분의 탈수반응은 발열을 동반하고, 이 때문에 화상을 입게 된다. 이 외에도 단백질의 수소와 산소를 물분자 형태로 흡수하면서 단백질 구조를 망가뜨리므로 2차적인 피해도 생길 수 있다. 더 나아가 불산 같은 경우는 더 깊숙히 침투해 뼈까지 녹일 수 있다.
산(Acid)라는 단어의 어원은 아랍의 연금술사 아부 바르크 알-라지가 금속을 녹이는 액체들을 'Acqua Acuta(날카로운 물)'이라고 지칭한 것에서 유래되었다.
과거에는 산성 물질이 신맛을 의미하며, 모든 산성 물질들은 신맛을 낸다고 여겼으나 탄산에 의해 산=신맛 이라는 정의가 성립되지 않게 되었다.
2. 목록
2.1. 약산
2.2. 강산
일반적으로 다음 7개의 물질은 대표적인 강산으로 불린다. 이외에도 혼합을 통해 강산을 만들 수 있다.( 왕수 등)2.3. 초강산
3. 관련 문서
[1]
IUPAC에서는 "옥소늄 이온"을 권장하고 있는데 교과서들이 "하이드로늄 이온"을 쓰는 미국에서 나오는 바람에 용어 표준화의 길은 요원하기만 하다. EBS 화학교재에선 하이드로늄(옥소늄)으로 표기하고 있다. 그런데
하이탑에선 옥소늄이 언급도 안 된다..
[2]
당시로서는 엄청나게 획기적인 이론이라 오랜 격론 끝에 노벨상을 수상했다.
[3]
물과 염산을 예로 들어 요약하면 H2O+HCl→H3O++Cl-.
[4]
대표적으로 카복실기가 있는
아르기닌은 염기성이다.
[5]
머리카락이 녹는다거나,
맥도날드 햄버거가 녹는다거나... 머리카락은
불산 등의
플루오린계 산에는 실제로 녹는다. 일반적인 산에는 녹지 않지만.
[6]
이 때문에
실험복은 세탁기로 세탁하면 안 된다. 산에 의해 세탁기가 망가질 수 있기 때문.
[7]
식초의 성분인
아세트산도 실험실에서 쓰이는 정도의 농도라면 맨손으로 만졌을 때 각질이 허물처럼 훌러덩 벗겨진다.
[8]
약산이지만 웬만한 강산, 초산과는 비교를 불허할 정도로 위험해서 화학 무기로도 사용된다.
[9]
다름아닌
알보칠의 핵심 물질이다.