pH와 온도 관계. relationship between pH and temperature

pH와 온도 관계. relationship between pH and temperature

 

 

 

pH는 온도에 영향을 받습니다.

즉, 온도가 변하면 pH도 변합니다.

 

 

 

 

[설명1]

온도는 “pH 측정”에 중요한 역할을 합니다.

온도가 증가하면, 분자 진동(운동)이 증가합니다.

그 결과, 더 많은 물이 이온화되어,

더 많은 수소 이온이 생성됩니다.

H2O(l) ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq)

 

 

이 때문에 pH는 감소하게 됩니다.

 

 

 

 

[설명2]

물에서 수소 이온(H^+)과 수산화 이온(OH^-)의 형성은

흡열 과정(endothermic process)입니다.

H2O(l) ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq) ... ΔH > 0 또는

H2O(l) ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq) – Q 또는

H2O(l) + Q ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq)

 

 

르 샤틀리에의 원리에 따라,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2691 )

 

흡열 과정에서 열은 반응물에 해당하므로,

“온도 증가 = 반응물 추가” 이므로,

온도를 증가시키면, 정반응 쪽으로 반응이 진행됩니다.

H2O(l) → H^+(aq) + OH^-(aq)

 

 

정반응이 일어나면,

H^+ 이온의 농도가 증가하므로,

용액의 pH는 감소하게 됩니다.

 

 

 

[주의] 온도가 증가함에 따라 pH가 감소하다고 해서

온도가 높아질수록 물이 더 산성이 된다는 의미는 아닙니다.

OH^- 이온보다 H^+ 이온이 더 많아야 용액은 산성인데,

순수한 물의 경우 H^+ 이온과 OH^- 이온의 농도는 항상 같으므로

pH가 변하더라도 물은 여전히 중성(pH = pOH)입니다.

 

 

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[참고] How Does Temperature Affect pH?

[ https://www.westlab.com/blog/how-does-temperature-affect-ph ]

 

[참고] Temperature plays a key role in pH measurements. When temperature levels increase, the pH level drops.

[ https://atlas-scientific.com/blog/does-temperature-affect-ph/ ]

 

[참고] Temperature Dependence of the pH of pure Water

[ https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Acids_and_Bases/Acids_and_Bases_in_Aqueous_Solutions/The_pH_Scale/Temperature_Dependence_of_the_pH_of_pure_Water ]

 

 

 

 

Q. 정반응이 일어나면,

H2O(l) → H^+(aq) + OH^-(aq)

 

H^+ 이온뿐만 아니라,

OH^- 이온도 똑같이 증가하는데,

왜 용액의 pH가 감소하는가?

 

 

 

A1. 평형상수도 온도에 영향을 받는다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/13022 )

 

 

온도를 증가시키면 정반응이 일어나서

H2O(l) → H^+(aq) + OH^-(aq)

 

H^+ 이온과 OH^- 이온이 똑같이 증가하기 때문에,

Kw = [H^+] [OH^-] 이므로,

Kw 값도 증가한다.

 

 

25℃에서, Kw = 1.008×10^(-14) 이므로,

[H^+] = (1.008×10^(-14))^(1/2)

= 1.004×10^(-7) M = [OH^-]

 

pH = –log[H^+]

= –log(1.004×10^(-7))

= 7.00 = pOH

 

 

50℃에서, Kw = 5.476×10^(-14) 이므로,

[H^+] = (5.476×10^(-14))^(1/2)

= 2.340×10^(-7) M = [OH^-]

 

pH = –log(2.340×10^(-7))

= 6.63 = pOH

 

 

용액의 온도가 증가하면,

용액의 pH와 pOH, 둘 다 감소한다.

---> 이것은 당연하다,

H^+ 이온과 OH^- 이온이 똑같이 증가하기 때문에.

 

 

 

A2. 여기서 말하는 용액의 pH는

pH 미터라는 측정 기기로 측정한 값을 의미한다.

 

pH 미터에서 센서 역할을 하는 유리 전극은

H^+ 이온과 OH^- 이온 중에서,

오로지 H^+ 이온만 감지한다.

 

이 때문에, 용액 속에 H^+ 이온과 OH^- 이온이

똑같이 증가하더라도,

유리 전극이 H^+ 이온만 감지하므로,

pH 미터로 측정한

용액의 pH는 감소하게 된다.

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/2991 ] pH 미터 전극(유리 전극) 보관 방법

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/5524 ] 유리 전극에서 발생하는 오차

 

 

 

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