순수한 물(H2O)은 전기를 전도하지 않을 것 같지만, 실제로는 완전히 0이 될 수 없다는 사실을 알고 있나요? 아무리 정제된 물이라도 미세한 전기전도성을 가지고 있습니다. 그 이유는 물의 자동 이온화(Autoionization of Water) 때문입니다.
순수한 물의 전기전도도가 0이 아닌 이유
순수한 물은 스스로 다음과 같은 이온화 반응을 일으킵니다.
즉, 물 분자 일부가 수소 이온(H+)과 수산화 이온(OH-)으로 분리되면서 아주 작은 수준의 전류를 흐르게 만듭니다.
순수한 물의 전기전도도(25도 기준) : 약 0.055us/cm
이 값은 매우 낮지만 완벽하게 0은 아닙니다. 초고순도 물을 만들어도 물 자체의 이온화 반응 때문에 전기전도도가 0으로 수렴할 수 없습니다.
또한, 순수한 물이 공기 중에 노출되면 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 약산성 성질을 띠게 되고, 전기전도도도 조금 증가할 수 있습니다.
이 반응으로 인해 물의 pH는 7이 아니라 약 5.6 정도로 떨어지는 경우가 많습니다.
pH 개념과 탄생
수소이온 농도의 측정
독일의 물리학자 클라우슈는 순수한 물에 들어 있는 수소이온과 수산화이온의 농도를 측정한 결과 상온의 물에는 1L 당 0.0000001mol이라는 아주 낮은 농도의 수소이온과 같은 1L당 약 0.0000001mol이라는 아주 낮은 농도의 수산화이온이 들어있음을 알아냈습니다.
pH 개념 도입
물의 산성도와 염기성을 나타내는 pH 개념은 덴마크 화학자 쇠렌 페터 로리츠 쇠렌센이 1909년에 처음 제안했습니다.
쇠렌센은 1909년 덴마크의 칼스버그 연구소에서 맥주 발효 연구를 하던 중 용액의 산성도를 효과적으로 측정할 방법이 필요했으며, 당시에는 산성도를 측정할 때 수소 이온 농도를 직접 사용했지만 값이 너무 작아서 다루기 어려웠습니다.
그래서 그는 수소이온 농도의 로그값을 취해 더 단순한 숫자로 표현하는 방법을 제안했으며
이 식을 통해 수소이온 농도가 1M 일때 pH = 0, 10-7일 때 pH = 7 (즉, 중성)으로 정의할 수 있게 되었습니다.
pH라는 이름의 이미
pH의 "p"에 대한 정확한 의미는 여러 설이 있지만 일반적으로 'power of Hydrogen' (수소의 힘)에서 유래한 것으로 추정
