다양성자산은 어떤 식으로 분해반응을 일으키는 것인가요?

Question

안녕하세요. 수소 양이온을 2개 이상 내놓을 수 있는 다양성자산은 물과 반응했을 때 수소양이온을 한 번에 내놓는 것인지 아니면 단계적으로 내놓는 메커니즘이 있는 것인지 궁금합니다.

Answer 1

다양성자산은 한 분자가 2개 이상 수소 이온(H⁺)을 방출할 수 있는 산을 말하는 것인데요, 대표적인 예시로는 황산(H₂SO₄, 2가), 인산(H₃PO₄, 3가), 구연산(C₆H₈O₇, 3가) 등이 있으며, 이때 각 수소 이온이 해리되는 정도는 동일하지 않고, 서로 다른 평형 상수를 가집니다.

다양성자산은 한 번에 모든 수소 이온을 내놓는 것이 아니라, 단계적으로 해리되는데요, 첫 번째 H⁺가 떨어져 나가면 음이온이 형성되며 음전하가 남아있기 때문에, 다음 H⁺가 떨어져 나가기 어려워지기 때문에 평형 상수가 작아집니다. 또한 첫 번째 해리 후 남은 음이온이 구조적으로 안정화되면, 두 번째 H⁺ 방출이 제한됩니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

학생때 배웠던 기억을 더듬고 자료도 확인을 좀 해봤습니다.

polyprotic acid 라고 기억하고 있는데 번역하면 다양성자 산으로 되는지 처음알았습니다.

이염기, 삼염기산으로 황산이나 구연산이 대표적입니다. 수소이온을 순차적으로 방출합니다.

황산을 예로 들면

H2SO4 -> H+ + HSO4-

HSO4--> H+ + SO4 2-

로 순차적으로 가장 바깥에 있는 수소이온이 먼저 떨어져 나가게 됩니다.

순차적으로 일어나는 이유는 분자 구조상 단계적으로 해리되는게 안정적이기도 하고 첫번째 양성자가 해리 후 두번째 부터는 내부에 극성이 발생하여 수소이온을 해리시키는데 더 큰 에너지가 발생하기 때문입니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)