산(酸, Acid)은 일반적으로 물에 녹았을 때에 pH가 7보다 낮은 물질을 말한다. 화학적으로는, 물에 녹았을 때 이온화하여 수소 이온 H⁺ 을 내놓는 물질을 말한다. 산은 전해질이고 일반적으로 신맛이 나며, 염기와 중화반응을 한다. 또한 수소보다 이온화 경향이 높은 금속과 반응하여 수소기체를 발생한다. 산의 대표적인 예로는, 강산인 염산(HCl), 황산(H₂SO₄), 질산(HNO₃), 약산인 아세트산(CH₃COOH), 탄산(H₂CO₃)이 있다.
개요
일반적으로 수용액 중에서 해리하여 수소이온을 생성하고 염기(鹽基)와 중화하여 염(鹽)을 만드는 물질이다. 예를 들면 염화 수소(HCl)을 물에 녹이면 해리하여 오늄 이온인 하이드로늄(옥소늄) 이온(H₃O⁺)을 생성하고 산이 되는 것을 뜻한다. 신맛의 원인이 바로 수소 이온/하이드로늄(옥소늄) 이온이다.
산에 대한 이러한 정의는 1903년 노벨화학상 수상자인 스반테 아레니우스가 내린 산의 정의이다. 이해하기 쉽다는 장점은 있지만, 범위가 확장되면 적용될 수 없다.
이와 같이 산에 대한 정의는 화학에 대한 연구가 진행되며 수정되고 범위가 계속 확장되어 왔다. 아래는 각각의 정의이고, 아래쪽으로 갈수록 최신 정의이다.
- 아레니우스 산염기: 일반적으로 알려진 산/염기 개념이다. 산이란 물에 용해되어 H⁺를 내는 화학종이다.
- 브뢴스테드-로우리 산염기 (1923년): 산이란 수소 이온을 잃는 화학종이다.
- 루이스 산염기 (1923년): 산은 전자쌍 받개이다. (경계 궤도함수 이론을 적용하면 HOMO와 LUMO를 적용하여 쓸 수도 있다.)
- 용매계 개념 (1950년대): 산이란 용매의 양이온을 형성하는 물질이다.
좁은 의미로는, 카복실기가 있는 화합물만을 뜻하기도 한다(접미사가 -산(-acid)이다). 이 경우 액성과는 무관하다.
물질을 잘 녹이는 성질이 있기 때문인지, 여러 매체에선 상당히 위험하거나 뭐든지 녹여버리는 만능 물질로 나오는 등 과장된 감이 있긴 하지만 위험하긴 하다. 약산이라도 질질 흘리고 다니면 어딘가를 부식시키니, 꼭 장갑을 끼고 퓸 후드 안에서 취급해야 한다.
그런데 인식과는 다르게 강염기가 강산보단 생명체한테는 훨씬 위험하다. 이유는 염기(화학) 문서 참조.
산이 인체에 닿게 되면 강한 탈수반응을 일으키는데, 대부분의 탈수반응은 발열을 동반하고, 이 때문에 화상을 입게 된다. 이 외에도 단백질의 수소와 산소를 물분자 형태로 흡수하면서 단백질 구조를 망가뜨리므로 2차적인 피해도 생길 수 있다. 더 나아가 불산 같은 경우는 더 깊숙히 침투해 뼈까지 녹일 수 있다.
산(Acid)라는 단어의 어원은 아랍의 연금술사 아부 바르크 알-라지가 금속을 녹이는 액체들을 'Acqua Acuta(날카로운 물)'이라고 지칭한 것에서 유래되었다.
화학적 성질
산 AH가 물에 녹으면서 반응하여 다음과 같이 이온화한다.
AH + H₂O ⇌ A⁻ +H₃O⁺
이때 산 해리상수는 이 반응의 평형 상태에서 정의된다.
강한 산일수록 큰 Ka 값을 가진다. 예를 들어 염산(HCl)의 Ka 값은 107이다. 반대로 약산일 경우에는 작은 값을 가진다. 아세트산의 Ka 값은 1.8 × 10-5이다.
참고자료
같이 보기
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