15.6 : 강산 용액과 강염기 용액

강한 산은 물에서 완전히 해리됩니다. 예를 들어 질산은 하이드로늄 이온과 질산 이온으로 완전히 해리됩니다. 물의 자동 이온화에서 발생하는 하이드로늄 이온은 무시할 수 있는 정도이기 때문에 물 속의 하이드로늄 이온의 농도는 강산의 농도와 같습니다.

이러한 용액의 pH는 강산의 초기 농도를 사용하여 결정할 수 있습니다. 예를 들어 0.10 몰의 HCl 용액에서 HCl은 하이드로늄 이온과 염화 이온으로 완전히 해리되므로 용액의 하이드로늄 이온 농도도 0.10 몰이 됩니다. 이 농도에 마이너스 로그를 취하면 용액의 pH는 1과 같습니다.

반대로, 용액의 pH는 용액의 하이드로늄 이온 농도를 결정하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 pH가 3.60인 용액의 경우 용액의 하이드로늄 이온 농도는 3.60이 하이드로늄 이온 농도의 마이너스 로그와 같게 되는 방정식을 풀어서 결정할 수 있습니다. 농도를 풀기 위해 양쪽에 음수를 곱한 다음 양쪽에 역대수를 취합니다.

하이드로늄 이온 농도는 2.5 10⁻⁴ 몰과 같습니다. 수산화나트륨과 수산화칼륨과 같은 하나의 금속으로 이루어진 강염기는 용액으로 완전히 해리됩니다. 예를 들어 수산화나트륨 0.20 몰은 물에서 완전히 해리되어 나트륨 이온 0.20 몰과 수산화 이온 0.20 몰을 생성합니다.

그러나 수산화 바륨과 수산화칼슘과 같은 두 개의 금속 수산화물은 각각의 염기 한 몰에 대해 두 몰의 수산화이온을 생성합니다. 예를 들어 수산화칼슘 0.020 몰은 물에서 완전히 해리되어 0.020 몰의 칼슘 이온과 0.040 몰의 수산화 이온을 생성합니다. 산화나트륨과 산화칼슘과 같은 이온 금속 산화물 또한 강염기입니다.

그것들의 산화 이온은 물과 반응하여 수산화 이온을 생성합니다. 수산화 이온의 농도를 이용하여 용액의 pOH와 pH를 계산할 수 있습니다. 예를 들어 5 10⁻⁵ 몰의 수산화 칼륨 용액은 강 염기인 수산화 이온과 같은 량을 가지며 따라서 pOH는 4.30입니다.

pH와 마찬가지로 용액의 pOH을 사용하여 다음 방정식을 풀어 수산화 이온 농도를 결정할 수 있으며 pOH는 수산화 이온 농도의 마이너스 로그와 같습니다. pH 플러스 pOH는 14이고 pOH는 4.3이므로 용액의 pH는 9.7입니다.