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화학 - pH 와 완충 용액에 대해
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pH 와 완충 용액
세포 내 생화학 반응은 주로 수용액 상태에서 이루어진다.
물은 양성 물질, 즉 산(H+을 주는 물질), 또는 염기(H+을 받는 물질) 모두로 작용할 수 있다. 순수한 물의 이온 평형은 다음 식으로 나타낼 수 있다.
이온화 상수 Keq =
[H3O+ ] [OH-]
[H2O]2
H2O + H2O⇆ H3O+ + OH-
평형상수의 값은 순수한 증류수에서의 전도도로부터 계산할 수 있다. 순수한 물의 농도는 1 ℓ의 물의 무게를 물의 분자량으로 나눈 값인 1000/18 = 55.5 M 인데 비해 H3O+ 이온과 OH- 이온의 농도는 25℃에서 1 x 10-7 M로 아주 작고, 물의 농도는 일정하다고 볼 수 있다. 따라서 이온화 상수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(55.5)2 Keq = [ H3O+ ] [OH-]
(55.5)2 Keq 는 상수이며 이것을 Kw 라고 하면 Kw = [ H3O+ ] [OH-] 이다. 25℃에서 Kw 값은 1 x 10 -14 이며 이것을 물의 이온적이라 한다. [H3O+]를 간단히 [ H+]로 표기하면 물의 이온적 Kw 는 다음과 같다.
Kw = [ H+] [OH-] = 1 x 10 -14
양변의 로그를 취하면
log [ H+] + log [OH-] = log ( 1 x 10 -14 ) = -14
-log [ H+] - log [OH-] = 14
덴마크의 생화학자 Sorensen 은 pH을 다음과 같이 정의하였다.
pH = -log [ H+]
pH 정의와 마찬가지로 pOH를 -log [OH-] 라 정의하면
pH + pOH = 14 가 성립된다.
강산과 강염기의 해리:
HCl이나 HNO와 같은 강산과 NaOH나 KOH 같은 강염기는 물에서 완전히 해리된다.
강산인 HCl의 이온화를 보면
HCl ↔ H+ + Cl-
Ka =
[H+][Cl-]
[HCl]
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2013.05.02
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