[생화학] 1.5 : 물의 이온화(ionization) - 2

 

 

이번 포스트에서는 약전해질(weak electrolyte) 물에 녹는 경우에 대해 생각해보자.

 

 

 

 

 

위 그림에는 acetic acid(kind of weak acid)의 dissociation 반응이 나타나 있으며, 이 반응에서의 평형상수 Ka 값은 위 그림 아래와 같이 나타남. 보면 실제로 acetic acid의 dissociation과 관련된 Ka 값은 매우 작다는 것을 알 수 있음. (상온에서 상당히 적은 양의 acetate가 만들어짐) 이는 acetic acid가 weak acid이기 때문.

 

 

 

 

예를 들어 0.1 mole의 acetic acid가 물에 첨가되었고, 그 결과 final volume이 1L라 해보자. 이 경우 acetic acid + acetate의 총량은 0.1일 것이고, 이 때 pH를 구하기 위해 proton의 농도를 x로 두게 되면 위 그림 위에 나타난 것과 같이 acetic acid의 농도를 0.1-x, acetate의 농도를 x로 놓을 수 있음. 이후 Ka에 대해 식을 세운 후 이미 알려진 Ka 값을 이용해서 x를 계산해주게 될 시 위 그림 아래와 같이 x도 계산해낼 수 있고 이로부터 pH도 계산해낼 수 있음.

 

 

그런데, 대부분의 weak acid의 경우 undissociated acid의 농도(0.1)에 비해서 dissociated species(x)가 상당히 작으며, 특별히 5% 이하로 작을 시에는 그냥 undissociated acid의 농도를 0.1로 가정한 채로 아래와 같이 x를 간단히 계산할 수도 있음.

 

 

 

 

 

이 경우 앞서와는 달리 이차방정식을 풀지 않아도 된다는 장점이 있음. 물론 이 근사를 사용가능한 경우는 weak acid 혹은 weak base의 dissociation 뿐임.

 

 

 

다음 포스트에서는 버퍼(buffer)에 대해 알아보자.