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중학교 1학년 (12-13세)

용해도와 용해도 곡선

Solubility & Solubility Curve

물에 소금을 한 숟가락씩 넣고 저으면 처음에는 잘 녹다가, 어느 순간부터는 아무리 저어도 바닥에 소금이 남아요. 그 온도에서 녹을 수 있는 만큼 다 녹아 더 녹지 않는 용액을 포화 용액이라 하고, 물 100 g에 최대로 녹는 용질의 양(g)을 그 물질의 용해도라고 해요. 용해도는 물질마다 다르고 온도에 따라서도 달라지는데, 질산칼륨은 온도가 오르면 훨씬 많이 녹지만 소금(염화 나트륨)은 거의 그대로예요. 소금의 양과 온도를 바꾸면 비커에서 포화가 되는 순간을 보고, 같은 온도를 용해도 곡선 위에서 읽어 비교할 수 있어요.

용해와 포화

20 g
40°C
💡 용해
①소금이 물에 녹아 고르게 섞이는 현상을 용해라고 한다.
②녹는 물질(소금, 설탕)을 용질, 녹이는 물질(물)을 용매, 용질이 녹아 섞인 것을 용액이라고 한다.
③용질이 그 온도에서 녹을 수 있는 만큼 녹아 더 녹지 않는 용액이 포화 용액이고, 더 녹일 수 있으면 불포화 용액이다.
④소금은 물 100 g에 20 ℃에서 약 36 g까지 녹는다. 그림에서 넣은 양이 이 값을 넘으면 남는 소금이 바닥에 가라앉는다.

용해도 곡선

40°C
🔍 용해도 곡선 읽기
①용해도는 일정한 온도에서 물 100 g에 최대로 녹는 용질의 양(g)이다.
②대부분의 고체는 온도가 높을수록 용해도가 크다.
③질산 칼륨은 곡선이 가팔라 온도에 따라 용해도가 크게 변한다. 20 ℃에서 약 32 g, 60 ℃에서 약 110 g이다.
④염화 나트륨은 곡선이 거의 평평해서 0 ℃에서 100 ℃까지 36 ~ 40 g 정도로 변화가 작다.
⑤두 곡선이 만나는 온도에서는 두 물질의 용해도가 같다. 질산 칼륨과 질산 나트륨은 약 70 ℃에서 만난다.

용해도 차이로 결정 얻기

용해도
S = 용질(g)물 100 g
온도와 용질의 종류에 따라 정해지는 값이다.
재결정
높은 온도에서 포화 → 식힘 → 남는 만큼 결정으로 나옴(석출)
온도가 내려가면 녹아 있을 수 있는 양이 줄어, 넘친 만큼이 결정이 된다.
석출량 계산
석출량 = 높은 온도의 용해도 − 낮은 온도의 용해도
예: 질산 칼륨 포화 용액(물 100 g)을 60 °C에서 20 °C로 식히면 110 − 32 = 78 g이 석출된다.
🧪 재결정의 원리
①높은 온도에서 물질을 많이 녹여 포화 용액을 만든다.
②용액을 식히면 용해도가 줄어든다.
③줄어든 만큼 녹아 있을 수 없게 된 물질이 결정으로 나온다.
④불순물은 양이 적어 계속 녹아 있으므로 순수한 결정을 얻을 수 있다.
⑤온도에 따른 용해도 차이가 큰 질산 칼륨에 잘 맞고, 용해도가 거의 변하지 않는 소금은 이 방법보다 물을 증발시켜 얻는다.

시험 포인트 정리

핵심 정리
고체의 용해도: 대부분 온도가 높을수록 커짐 · 기체의 용해도: 온도가 높을수록 작아짐
기체는 온도가 낮고 압력이 높을수록 잘 녹는다. 탄산음료 병을 열면 압력이 낮아져 거품이 생긴다.
🎯 시험 포인트
①용해도는 일정한 온도에서 물 100 g에 최대로 녹는 용질의 양이다.
②포화 용액은 그 온도에서 더 이상 녹지 않는 상태다.
③재결정은 온도에 따른 용해도 차이를 이용해 순수한 결정을 얻는 방법이다.
④염화 나트륨은 온도에 따른 용해도 차이가 작아 재결정으로 얻기 어렵다.
⑤기체의 용해도는 온도가 높을수록 작아지고 압력이 높을수록 커진다.

예제와 단원평가

예제 1
어떤 온도에서 물 100 g에 소금을 36 g까지 녹였더니 더 이상 녹지 않았다. 이 온도에서 소금의 용해도와 이 용액의 상태는?
1
용해도는 물 100 g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 양(g)이고, 더 이상 녹지 않는 상태의 용액을 포화 용액이라고 한다.
2
물 100 g에 36 g까지 녹고 더 녹지 않았으므로 이 온도에서 소금의 용해도는 36이고, 이 용액은 포화 용액이다.
▸ 용해도 = 36 (g / 물 100 g) / 포화 용액
물이 200 g이면 녹는 양도 두 배인 72 g이 된다. 용해도는 늘 물 100 g을 기준으로 말한다.
예제 2
질산 칼륨의 용해도가 60 °C에서 110, 20 °C에서 32이다. 60 °C 포화 용액(물 100 g)을 20 °C로 식히면 석출되는 질산 칼륨의 양은?
1
식히면 용해도가 줄어, 줄어든 만큼이 결정으로 나온다. 석출량 = 높은 온도의 용해도 − 낮은 온도의 용해도.
2
110 − 32 = 78이므로 78 g이 석출된다.
▸ 78 g
같은 조건에서 염화 나트륨은 37.3 − 36.0 = 1.3 g만 나온다. 곡선이 가파를수록 식혔을 때 많이 나온다.
단원평가 유형
용해도에 대한 설명으로 옳은 것은?
①용해도는 용매 100g에 최대로 녹는 용질의 양이다
②대부분의 고체는 온도가 높을수록 용해도가 작아진다
③포화 용액은 용질을 더 녹일 수 있는 상태다
④기체는 온도가 높을수록 용해도가 커진다
⑤모든 물질은 온도에 관계없이 용해도가 같다
▸ ① 용해도는 용매 100g에 최대로 녹는 용질의 양이다
1
용해도는 일정한 온도에서 용매(물) 100 g에 최대로 녹는 용질의 양(g)이므로 ①이 옳다.
2
대부분의 고체는 온도가 높을수록 용해도가 크고(②), 포화 용액은 더 녹지 않으며(③), 기체는 온도가 높을수록 용해도가 작고(④), 용해도는 물질과 온도에 따라 다르다(⑤).
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