알칼리

1. 개요

알칼리는 아랍어 단어에서 유래한 용어로, 본래 식물 재를 의미하며, 일반적으로 물에 녹아 수산화 이온을 생성하는 물질을 지칭한다. 알칼리는 잿물, 탄산칼륨 등에서 발견되었으며, 수용액은 pH가 높고 부식성이 있으며, 피부에 미끈거리는 특징을 보인다. 알칼리는 염기의 하위 집합으로 정의되며, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 염기성 염, 또는 물에 녹아 수산화 이온을 형성하는 염기를 포함한다. 알칼리성 토양과 알칼리 호수와 같은 특수한 환경에도 사용된다.

2. 용어

"알칼리"라는 용어는 알칼리 물질의 원료를 가리키는 소성재(calcined ashes)를 뜻하는 아랍어 낱말 القلي^아랍어에서 왔다. (하소 참고) 이는 알칼리성 물질의 원래 원천을 가리킨다. 태운 식물 재의 수용액은 잿물이라고 하며 대부분 탄산칼륨으로 구성되어 약알칼리성을 띤다.

3. 정의 및 성질

알칼리는 모두 아레니우스 염기이며, 물에 녹았을 때 수산화물 이온(OH⁻)을 형성한다. 브뢴스테드-로우리 산-염기 정의에 따르면, 알칼리는 좁은 의미에서는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 수산화물을 가리키며, 넓은 의미에서는 암모니아, 아민, 알칼리 금속의 탄산염이나 인산염 등도 포함될 수 있다.

알칼리성 수용액의 일반적인 특징은 다음과 같다.

* 농도가 비교적 높은 용액(10⁻³ M 이상)의 pH는 10 이상이다. 즉, 페놀프탈레인을 무색에서 분홍색으로 변화시킨다.
* 농축된 용액은 부식성이 있어 화학 화상을 유발한다.
* 알칼리성 용액은 피부 표면의 지방질이 비누화되기 때문에 미끈거리거나 비누와 같은 느낌이 든다.
* 알칼리는 일반적으로 물에 잘 녹지만, 탄산바륨과 같이 산성 수용액과 반응할 때만 녹는 것도 있다.
* 고농도 수용액은 지방을 비누화하고, 단백질을 변성시켜 가수분해한다. 저농도에서는 일반적으로 쓴맛을 낸다.
* 일반적으로 물에 녹지만, 수산화칼슘 등 알칼리토금속 수산화물에는 용해도가 낮은 것도 있으며, 이들은 알칼리금속 수산화물만큼 강한 알칼리는 아니다.

3.1. 염기와 알칼리의 차이

"알칼리"와 "염기"는 자주 번갈아 사용되는데, 특히 화학과 화학공학 분야 밖에서 그러하다. 엄밀하게는 알칼리가 염기의 부분 집합이다. 알칼리는 보통 다음 두 가지 중 하나로 정의된다.

* 알칼리 금속이나 알칼리 토류 금속의 염기성 염 (Mg(OH)₂는 포함하지만 NH₃은 제외)
* 물에 녹으며 수산화 이온을 형성하는 모든 염기. 물의 염기 용액. (Mg(OH)₂와 NH₃을 포함)

염기의 두 번째 부분 집합은 "아레니우스 염기"로도 부른다.

4. 알칼리 염

알칼리 염은 알칼리 금속과 알칼리 토금속의 수용성 수산화물이며, 일반적인 예는 다음과 같다.

* 수산화나트륨(NaOH) – 일반적으로 "가성소다"라고 불림
* 수산화칼륨(KOH) – 일반적으로 "가성포타시"라고 불림
* 가성소다 – 앞의 두 염 또는 그 혼합물을 통칭하는 일반적인 용어
* 수산화칼슘(Ca(OH)₂) – 포화 용액은 "석회수"로 알려져 있음
* 수산화마그네슘(Mg(OH)₂) – 물에 대한 용해도가 낮기 때문에(하지만 이온의 완전한 해리 때문에 용해된 부분은 강염기로 간주됨) 전형적인 알칼리 염이라고 보기 어려움

5. 알칼리 토양

pH 값이 7.3보다 높은 토양은 일반적으로 알칼리성 토양으로 정의된다. 이러한 토양은 알칼리성 염의 존재로 인해 자연적으로 발생할 수 있다. 배추와 같은 채소나 버펄로 그래스와 같은 사료 작물을 포함한 많은 식물들이 약알칼리성 토양을 선호하지만, 대부분의 식물은 pH 6.0~6.8의 약산성 토양을 선호하며, 알칼리성 토양은 문제를 일으킬 수 있다.

6. 알칼리 호수

알칼리 호수(소다 호수라고도 함)는 증발 작용으로 자연적으로 발생하는 탄산염이 농축되어 알칼리성을 띠는 호수이다.

알칼리 호수의 예는 다음과 같다.