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소금(염화나트륨)은 대표적인 염의 하나로 암염이나 해수의 성분에서 산출된다. 그 밖에도 대단히 많은 종류의 염이 우리 주위에 널려 있다. 염의 생성·성질·작용 등을 정리하면서 알아보자.

염의 생성

중화와 염

中和－鹽 중화 반응에서 주로 산의 양이온[H']과 염기의 음이온 [H+]과의 결합을 설명한 것은, 산성과 염기성이 서로의 성질을 상쇄한다는 사실을 확실히 하기 위한 것이었다. 이와 반대로 산의 음이온(산기)과 염기의 양이온에 주의해 보면, 여러 가지의 염이 나타난다. 예를 들면, 염산과 수산화나트륨과의 중화에서는 염화나트륨(NaCl), 또 황산과 수산화바륨과의 중화에서는 황산바륨(BaSO4)이라고 하는 염이 생긴다. 이때 황산바륨은 물에 잘 녹지 않으므로 수용액 속에 고체가 되어 침전하는데, 염화나트륨은 물에 녹아 이온화하므로(염화나트륨 용액) 물을 증발시키지 않으면 고체를 얻기 어렵다. 염은 중화 반응뿐 아니라 여러 가지 반응으로도 만들 수 있다.

염과 산－염과 염기 염과 염의 반응

鹽－酸·鹽－鹽基·鹽－鹽 反應 염과의 반응으로 새로운 염이 생성되는 반응에는 다음과 같은 것들이 있다.

약산의 염에 강산을 가하면 약산이 유리하여 강산의 염이 된다, 유리한 약산은 수용액으로 존재하지 못하고 기체가 되어 날아 간다,

CH3COONa + HCl ―→ NaCl + CH₃COOH

(약산의 염) (강산) (강산의 염) (약산)

약염기의 염에 강염기를 작용시켰을 때에도 같은 방법으로 강염기의 염이 생기고 약염기가 내쫓긴다.

NH₄Cl + NaOH ―→ NaCl + H₂O + NH₃ ↑

(약염기의 염) (염기) (강염기의 염) (약염기)

약산인 아세트산의 나트륨염 (아세트산나트륨)은 다음과 같이 이온화한다.

CH₃COONa Na+ + CH₃COO^- …………………①

여기에 강산인 염산을 가하면 염산에서 H⁺이 다량 공급된다.

HCl H⁺ + Cl^- ………………………………………②

아세트산은 약산이므로 ①식의 아세트산 이온과 ②식의 수소 이온이 결합하여 다음 ②식의 평형은 왼쪽으로 이동하고 아세트산의 농도는 커진다.

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^- ………………………③

이 수용액을 증발시키면 Na⁺과 Cl^-이 결합하여 염화나트륨(강산인 염산의 나트륨염)이 생긴다.

휘발성 산의 염에 비휘발성의 산을 가하고 가열했을 때, 비휘발성 산의 염이 생겨서 휘발성의 산이 내쫓길 때도 있다.

NaCl + H₂SO₄ ―→ NaHSO₄ + HCl

(비휘발성) (휘발성)

불용성의 산이나 염기가 유리하여 새로운 염이 생기는 것도 있다.

CuCl₂ + 2NaOH ―→ 2NaCl + Cu(OH)₂

(불용성)

불용성의 염이 생겨 침전하는 것도 있다.

AgNO₃ + HCl ―→ HNO₃ +AgCl

(불용성)

수용액 속에서 염과 염이 반응하여 불용성의 염이 생겨서 침전하는 경우도 있다.

BaCl₂ + Na2SO₄ ―→ 2NaCl + BaSO₄

(가용성) (가용성) (가용성) (불용성)

염화바륨의 수용액에 질산나트륨의 수용액을 가했을 때는 불용성의 염이 생기지 않고 혼합액이 될 뿐이다.

염의 가수 분해

강산과 강염기에서 생기는 정염

强酸－强鹽基－淨鹽 염산과 수산화나트륨과의 중화로 생기는 염화나트륨(NaCl)과 같이 강산과 강염기에서 생기는 정염은 물을 가하여도 Na+와 Cl-로 이온화할 뿐이다. 물도 조금 이온화하고 있어 10-7몰/ι씩의 H+과 OH-이 존재하는데, 이 4종류의 이온 사이에 특별한 변화는 없다(가수 분해는 일어나지 않는다). NaCl ↔ Na+ + Cl- H2O ↔ OH- + H+ 그러므로 수용액은 중성이다.

약산과 강염기에서 생기는 정염

弱酸－强鹽基－淨鹽

아세트산나트륨(CH₃COONa)과 같이 약산과 강염기에서 생기는 염에서는 4종류의 이온 사이에 다음과 같은 변화가 일어나고 수용액은 염기성을 나타낸다. 이러한 염이나 물과의 반응을 염의 가수 분해라고 한다.

아세트산나트륨은 이온화하기 쉽고 수용액 속에 아세트산 이온과 나트륨 이온이 생긴다.

CH₃COONa CH₃COO^- + Na⁺ …………………(1)

물은 [H⁺」[OH^-]=10^-14이 되도록 약하게 이온화되고 있다.

H₂OH H⁺ + OH^- …………………………………(2)

(1)(2)에서 생긴 4종류의 이온 중 아세트산 이온(CH₃COO^-)은 약산의 음이온이고, 이온 그대로 존재하기보다 H⁺를 받아들여서 분자 상태의 산이 되는 경향이 강하다.

CH₃COO^- + H⁺ CH₃COOH (아세트산)

그 결과 수용액 속의 [H⁺]가 감소하는데, [H⁺] [OH^-]는 일정한 값 10^-14를 유지하지 않으면 안 되므로 (2)식에서는 물이 다시 이온화하여 H⁺를 공급하고 OH^-도 증가한다.

NaOH는 강염기이므로 수용액 속에서 Na⁺와 OH^-는 이온화한 채로 존재한다.

그러므로 수용액 속에는 H⁺보다 OH^-쪽이 많아져서 염기성이 된다.

강산과 약염기로 생기는 염의 가수 분해

强酸－弱鹽基－鹽－加水分解 아세트산나트륨의 경우와 같은 방법으로 생각하면 염화암모늄(NH₄Cl)의 수용액이 산성을 나타낸다는 것도 이해할 수 있을 것이다.

그러나 이 경우에는 염기쪽이 약하므로 수산화암모늄(NH₄OH) 또는 암모니아수(H₂O+NH₃)가 되고, 염산은 강산이므로 H⁺와 Cl^-으로 이온화한 채 존재한다.

그 결과 OH^-보다 H⁺쪽이 많아지기 때문에 산성으로 나타나는 것이다.

NH₄Cl + H₂O NH₄OH + Cl^- + H⁺

강산과 약염기에서 생기는 염인 황산암모늄(NH₄)₂SO₄) 황산구리(Ⅱ)(CuSO₄), 염화철(Ⅲ)(FeCl₃) 등도 이와 같아서 그 수용액은 산성을 나타낸다.