산·염기·중화 — 이온으로 다시 읽기

산과 염기는 초등 시절 신맛과 미끈함, 리트머스 색 변화로 만났던 물질입니다. 이번 글에서는 같은 산과 같은 염기를 이온과 반응식의 말로 다시 봅니다. 핵심 한 줄은 H⁺ + OH⁻ → H₂O, 산의 H⁺와 염기의 OH⁻가 만나 물이 되는 변화입니다.

산과 염기 — 이온으로 다시 정의#

산은 물에 녹아 H⁺(수소 이온)를 내놓는 전해질입니다. 염기는 물에 녹아 OH⁻(수산화 이온)를 내놓는 전해질입니다. 신맛이나 미끈함은 겉에서 본 성질이고, 그 안쪽에는 이렇게 풀려 나오는 이온이 있습니다.

H⁺는 수소 원자가 전자 한 개를 잃어 생긴 양이온입니다. OH⁻는 산소 한 개와 수소 한 개가 묶인 덩어리가 음전하를 띤 이온입니다. 앞서 만난 Na⁺나 Cl⁻가 한 원자짜리 이온이었다면, OH⁻는 두 원자가 한 덩어리로 움직이는 이온의 첫 만남입니다.

산과 염기는 물에 녹아 이온으로 풀리기 때문에 전기를 통할 수 있는 전해질이기도 합니다. 정의가 두 갈래로 갈라진 것이 아니라, 같은 물질을 다른 깊이에서 본 것입니다.

표기에는 약속이 있습니다. 교과서와 필기에서는 H⁺, OH⁻처럼 작은 +와 −를 위 첨자로 올려 씁니다.

중화 반응 — H⁺ + OH⁻ → H₂O#

산과 염기가 만나면 산 쪽의 H⁺와 염기 쪽의 OH⁻가 결합해 물 분자 H₂O가 됩니다. 이 변화가 중화 반응의 핵심이고, 한 줄로 적으면 다음과 같습니다.

원자 수도 확인해 봅니다. 왼쪽에는 H가 H⁺에서 1개, OH⁻에서 1개로 모두 2개이고 O는 OH⁻에 1개입니다. 오른쪽 H₂O에도 H가 2개, O가 1개입니다. 양쪽이 맞습니다.

중화는 H⁺와 OH⁻가 사라지는 일이 아닙니다. 두 이온이 결합해 물이라는 새 분자 모양이 되는 일입니다. "사라졌다"보다 "물로 바뀌었다"가 더 정확합니다.

중화 뒤에는 물만 남는 것도 아닙니다. 산 쪽의 다른 음이온과 염기 쪽의 다른 양이온이 만나 염을 만들 수 있습니다. 예를 들어 HCl과 NaOH를 단순하게 보면 H⁺와 OH⁻는 만나 H₂O가 되고, 옆에 남은 Na⁺와 Cl⁻는 NaCl이라는 염이 됩니다. 관전 이온의 정식 분류는 뒤 학년의 약속으로 남겨 두고, 오늘의 핵심은 H⁺ + OH⁻ → H₂O 한 줄에 둡니다.

리트머스와 중성 — 색 변화의 안쪽#

리트머스는 산과 염기를 눈으로 확인하는 종이입니다. 산은 파란 리트머스를 빨갛게, 염기는 빨간 리트머스를 파랗게 만듭니다. 같은 색 변화의 안쪽에는 H⁺와 OH⁻의 분포가 있습니다.

중성은 산도 아니고 염기도 아닌 상태입니다. 중2에서는 "H⁺와 OH⁻가 같은 양으로 균형을 이룬 상태" 정도로 잡습니다. pH 7 같은 숫자와 로그식, 강산·약산의 세기 구분은 뒤 학년에서 다룹니다.

시험에서 자주 헷갈리는 자리#

산·염기·중화는 정의가 단순해 보이지만 경계 자리에서 흔히 미끄러집니다. 이번 글에서 다룬 범위 안에서 정리하면 다음과 같습니다.