(1) 산해리 평형과 완충계

① 강산과 약산의 pH

강산은 물에서 거의 완전히 해리하므로 pH는 산의 몰농도에 음의 상용로그를 취해 곧바로 구한다.

약산의 pH 계산은 해리평형을 세워 수소이온 농도를 근사하며, 초기농도와 산해리상수의 곱에 제곱근을 취한 값으로 계산한다.

pKa는 산해리상수의 음의 상용로그이므로 pKa가 작을수록 산의 세기는 커지는 반비례 관계가 성립한다.

② 완충용액과 활동도 보정

완충용액 조제는 약산과 그 짝염기를 목표 pH가 pKa의 위아래 1단위 안에 들도록 배합하는 방식으로 한다.

완충용량은 pH를 1단위 움직이는 데 필요한 산 또는 염기의 양으로 정의되며 총 농도가 높을수록 커진다.

완충용량은 pH가 pKa와 일치할 때 최대가 되고 그 지점에서 멀어질수록 급격히 감소한다.

활동도는 실제 작용하는 유효농도이며 이온강도가 커질수록 활동도계수가 1보다 작아져 이온강도 보정이 필요하다.

(2) 착물, 침전, 산화환원 평형

① 착화합물과 용해도곱

착화합물 안정도상수는 금속이온과 리간드가 착물을 이루는 평형의 세기를 나타내며 값이 클수록 착물이 안정하고 종말점도 뚜렷해진다.

용해도곱은 난용성 염의 포화 평형상수이며 이온곱이 용해도곱을 넘어서는 순간 침전 형성이 시작된다.

공통이온이 있으면 용해도는 감소하므로 침전 세척과 침전 적정 조건을 정할 때 방향을 반대로 잡지 않아야 한다.

② Nernst 식과 산화환원전위

Nernst 식은 실제 전극전위가 표준전위에 농도항 보정을 더한 값이라는 관계를 나타낸다.

식에서 R은 기체상수, T는 절대온도, n은 이동 전자수, F는 패러데이상수이며 25도에서 로그항 계수는 약 0.0592볼트다.

산화형의 농도가 커지면 산화환원전위는 상승하고 환원형의 농도가 커지면 하강한다.

(3) 이온화가 분석 거동에 미치는 영향

① 양쪽성 전해질과 등전점

양쪽성 전해질은 산성기와 염기성기를 함께 가져 용액 pH에 따라 양전하와 음전하를 모두 띨 수 있다.

등전점은 알짜전하가 0이 되는 pH이며 그 지점에서 용해도와 전기영동 이동도는 최소가 된다.

아미노산의 등전점은 관여하는 두 pKa의 산술평균으로 구하며 산성기가 하나 더 있으면 등전점은 낮아진다.

② 비수용매 적정과 이온화 효과

비수용매에서의 산 · 염기 적정은 물에서 너무 약해 종말점이 잡히지 않는 약산과 약염기를 정량할 때 쓴다.

수평화 효과는 용매보다 강한 산들의 세기가 모두 용매의 짝산 수준으로 같아지는 현상이며, 빙초산 같은 산성 용매는 이를 피해 약염기의 세기를 차별화한다.

이온화가 추출 · 크로마토그래피 거동에 미치는 영향은 분배계수로 나타나며, 비이온형일수록 유기층과 역상 고정상으로 잘 이행한다.

약산성 약물은 pH를 낮출수록, 약염기성 약물은 pH를 높일수록 비이온형 비율이 증가해 추출 효율이 상승한다.

③ 이온화와 거동 정리표