화학 · 산·염기와 중화 반응
중화 반응과 이온 수 그래프
100 mL의 용액에 산이나 염기를 조금씩 넣고, 모든 이온과 전체 이온 수의 변화를 한 그래프에서 관찰해 보세요.
통합과학2
약 10분 · 고등실험 시작 ↗
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조건을 바꾸고, 변화를 관찰하고, 나만의 답을 찾아보세요.
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약 15분 · 고등실험 시작 ↗
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01 예상하고→02 바꿔보고→03 발견해요
물과 완충 용액의 pH 변화
같은 양의 산이나 염기를 넣고, 완충 작용과 그 한계를 비교해 보세요.
시뮬레이션은 브라우저에서 실행됩니다. 실험 조건을 바꾸기 전에 학습 목표와 탐구 질문을 살펴보세요.
이 실험에서 알아볼 내용
완충 용액의 두 성분이 첨가한 산·염기에 반응하는 방식과, 많이 넣었을 때의 한계를 관찰하세요.
교과와 단원
2022 개정 화학 반응의 세계 · 산 염기 평형. 약산의 이온화 평형과 완충 작용을 비교합니다. 생체 완충의 원리를 이해하는 모형이며 실제 혈액의 조성이나 pH 조절을 재현하지 않습니다.
연계 성취기준: 12반응01-02 · 12반응01-05
탐구 질문과 해설
1. 완충 용액은 산이나 염기를 얼마든지 넣어도 pH가 유지될까요?
그렇지 않습니다. HA와 A⁻가 함께 충분히 있어야 작용합니다. 산은 주로 A⁻와, 염기는 주로 HA와 반응합니다. 첨가량이 커져 한 성분이 크게 줄어들면 pH 변화가 커집니다.
2. HA와 A⁻의 처음 비율은 같게 두고 전체 농도만 높이면 무엇이 달라질까요?
처음 pH는 거의 같지만 산·염기를 받아낼 수 있는 양은 커집니다. 생체에서도 여러 완충 성분이 pH 변화를 줄이는 데 관여합니다. 여기의 아세트산 모형을 실제 혈액의 정량 계산에 적용하지는 않습니다.
모형의 가정과 실제 현상과의 차이
25 °C의 물과 아세트산 HA·아세트산 나트륨 NaA 완충 용액을 비교합니다. 처음 넣은 HA와 NaA의 몰수는 같고, 그 합의 농도는 0.02–0.10 mol/L입니다. Ka=1.8×10⁻⁵, Kw=1.0×10⁻¹⁴로 두고 HA+A⁻의 질량 수지, Ka 평형식, 물의 자동 이온화 및 H⁺+Na⁺=OH⁻+A⁻+Cl⁻의 전하 보존을 함께 풀어 pH를 계산합니다. 완충 범위를 벗어나도 같은 식을 적용하며 단순한 근사 비율식으로 나누어 계산하지 않습니다. HCl 또는 NaOH를 물질량으로 첨가하며 양쪽 최종 부피를 1 L로 고정합니다. 실제 용액을 부어 생기는 부피 증가, 활동도와 온도 변화는 생략합니다. 처음 pH는 물 7과 완충 용액 약 4.74로 다르므로 첨가 전후 변화량도 함께 보세요. 두 완충 성분의 비가 1:10–10:1인 구간을 참고 영역으로 표시하며 실제 완충능의 단절 경계를 뜻하지 않습니다. 복잡한 계산을 직접 풀 필요 없이 변화를 관찰하는 실험입니다. 색과 점은 성분 구별용이며 지시약 색은 아닙니다.