화2) 완충 용액의 희석
일반적으로 학생들은 완충 용액을 희석해도 pH가 그대로라고 무작정 외우는 경우가 많죠.
실제로 대부분의 상황에서 그렇지만 이 그래프를 보시기 바랍니다.
A B 생각하지말고 C를 봐요. 우리가 흔히 아는 완충용액처럼 농도가 높을때는 희석해도 거의 변화가 없습니다.
근데 농도가 10^-4 처럼 낮아지면 저지경이 나는데 그 이유를 생각해봅시다.
저 산은 Ka = 10^-4인 산이네요
농도가 1이라고 했으니 그냥 산 1M, 짝염기 1M 있다고 가정해봅시다.
일반적인 물의 [H3O+] = 10^-7M 이고, 짝염기/산 = 1 인 상황에서 Q = 10^-7이네요
그럼 K>Q인 상황이므로 산 + H2O -> 짝염기 + H3O+ 의 정반응이 일어날 것입니다.
반응한 산의 양을 x라 하면 {(1+x)/(1-x)} * x = 10^-4에서 x~10^-4라 하면
어차피 1+x나 1-x나 근사하면 1이 되기 때문에
그냥 짝염기/산 = 1 이라고 나타내도 되는 상황입니다.
하지만 처음 몰농도가 10^-5이라면?
{(10^-5 + x)/(10^-5 - x)} * x = 10^-4
인 상황에서 x는 도저히 근사를 할 수가 없네요. (대충 구해보면 x=8.44*10^-6쯤 나와서 근사가 안됩니다.)
어차피 수능에서 저정도로 희석시키는 문항이 나오지는 않겠지만, 그래도 왜 그렇게 되는지는 알아두자고요
참고로 저 그림은 2009학년도 9월 모의고사에서 나온 문제입니다.
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