10^–7 M HCl, 10^–8 M HCl과 같은 묽은 염산의 pH ★

10^–7 M HCl, 10^–8 M HCl과 같은 묽은 염산의 pH

 

 

0.1 M HCl부터 10의 –8승 M HCl까지 10배씩 농도를 낮춰가면서

총 8가지 염산의 pH를 구하시오.

 

---------------------------------------------------

▶ 참고: 제16장 산-염기 평형. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/15336 ]

---------------------------------------------------

 

▶ HCl의 당량수 = 1 eq/mol 이므로,

( 참고: 당량수 https://ywpop.tistory.com/4105 )

 

HCl 용액의 노르말농도(N) = HCl 용액의 몰농도(M)

 

 

 

▶ HCl 수용액 안에 존재하는 2가지 종류의 수소 이온

1) HCl의 이온화: HCl(aq) → H^+(aq) + Cl^-(aq)

2) 물의 자동이온화: H2O(l) ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq)

 

 

 

 

 

 

▶ 진한 HCl 용액에서는

용매인 물의 자동이온화 결과 생성된 [H^+]를 무시할 수 있으나,

매우 묽은 HCl 용액에서는 이 농도를 무시할 수 없다.

 

 

 

 

1) HCl은 강산이므로, 100% 이온화된다고 가정하면,

HCl(aq) → H^+(aq) + Cl^-(aq)

[HCl] = [H^+]

 

2) 용매인 물의 자동이온화 결과 생성된 [H^+] = 10^–7 M

( 참고: 물의 자동이온화 https://ywpop.tistory.com/2704 )

 

3) pH = –log[H^+] 이므로,

( 참고: pH 정의 https://ywpop.tistory.com/2706 )

 

 

 

 

0.1 M HCl인 경우, (= 10^–1 M)

pH = –log(0.1) = 1

( 0.1 + 0.0000001 = 0.1000001 ≒ 0.1 )

( 물에 의한 [H^+] = 10^–7 M은 무시할 수 있다. )

 

 

10^–2 M HCl인 경우, pH = –log(10^–2) = 2

 

10^–3 M HCl인 경우, pH = –log(10^–3) = 3

 

10^–4 M HCl인 경우, pH = –log(10^–4) = 4

 

 

10^–5 M HCl인 경우, 물에 의한 [H^+] = 10^–7 M을 고려하면,

[H^+] = (10^–5) + (10^–7) = 1.01×10^–5 M

pH = –log(1.01×10^–5) = 4.9957 = 5.00

( 10^–5 M HCl까지는 물에 의한 [H^+] 무시 가능 )

 

 

[참고] 여기까지 무시한 것은 오로지 필자의 개인 생각임.

보통 용액의 pH는 소수점 이하 둘째자리까지 나타내는데,

10^–5 M HCl의 경우,

무시하나 안하나 동일하게 pH = 5.00 이기 때문.

 

 

 

 

10^–6 M HCl인 경우, 물에 의한 [H^+] = 10^–7 M을 고려하면,

[H^+] = (10^–6) + (10^–7) = 1.1×10^–6 M

pH = –log(1.1×10^–6)= 5.9586 = 5.96

 

 

10^–7 M HCl인 경우, 물에 의한 [H^+] = 10^–7 M을 고려하면,

[H^+] = (10^–7) + (10^–7) = 2.0×10^–7 M

pH = –log(2.0×10^–7) = 6.6990 = 6.70

 

 

10^–8 M HCl인 경우, 물에 의한 [H^+] = 10^–7 M을 고려하면,

[H^+] = (10^–8) + (10^–7) = 1.1×10^–7 M

pH = –log(1.1×10^–7) = 6.9586 = 6.96

 

 

10^–9 M HCl인 경우, 물에 의한 [H^+] = 10^–7 M을 고려하면,

[H^+] = (10^–9) + (10^–7) = 1.01×10^–7 M

pH = –log(1.01×10^–7) = 6.9957 = 7.00

 

 

10^(–10) M HCl인 경우, 물에 의한 [H^+] = 10^(–7) M을 고려하면,

[H^+] = (10^(–10)) + (10^(–7)) = 1.001×10^(–7) M

pH = –log(1.001×10^(–7)) = 6.99957 = 7.00

 

 

10^(–12) M HCl인 경우, 물에 의한 [H^+] = 10^(–7) M을 고려하면,

[H^+] = (10^(–12)) + (10^(–7)) = 1.00001×10^(–7) M

pH = –log(1.00001×10^(–7)) = 6.9999957 = 7.00

 

 

또는

10^(-12) M보다 더 묽은 용액에서는

강산에서 이온화된 [H^+]를 무시할 수 있기 때문에,

왜냐하면, (10^(-12)) M <<< (10^(-7)) M 이므로,

[H^+] = (10^(-12)) + (10^(-7)) ≒ 10^(-7) M

pH = –log(10^(-7)) = 7

 

 

 

 

[참고] 10^–8 M HCl인 경우, 물에서 이온화된 [H^+]를 무시하면,

pH = –log(10^–8) = 8

---> 엥? 아무리 묽은 산이라도 산인데, pH가 8? 염기성이라고?

 

 

 

 

[참고] 산에서 이온화된 H^+ 이온이 용액 중에 존재하므로,

물의 자동이온화에 의한 [H^+]는 약간 감소한다.

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/9068 ]

 

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/2957 ] 10^(-7) M NaOH 용액의 pH

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/20797 ] 1.0×10^(-8) M HCl 용액 속 H^+, OH^-, Cl^- 농도 비교

 

 

 

[키워드] 매우 묽은 강산 기준문서, 매우 묽은 염산 기준문서, 매우 묽은 HCl 기준문서, 매우 묽은 기준문서, 매우 묽은 강산 사전, 매우 묽은 사전, 매우 묽은 염산의 pH dic, 매우 묽은 HCl의 pH dic, 매우 묽은 HCl 용액의 pH dic, 매우 묽은 강산 용액의 pH dic