고등학교 2~3학년 (16-18세)

용액의 성질

Solution Properties

물에 소금이나 설탕을 녹이면 순수한 물보다 높은 온도에서 끓고 낮은 온도에서 얼어요. 녹아 있는 용질 입자가 용매 분자의 증발과 결정화를 방해하기 때문인데, 이렇게 용질의 종류와 상관없이 입자 수에만 달린 성질을 총괄성이라고 해요. 끓는점 오름과 어는점 내림은 몰랄 농도에 비례하고, 반투막을 사이에 둔 삼투압은 몰 농도와 절대 온도에 비례해요. 이온으로 나뉘는 전해질은 입자 수가 늘어난 만큼(반트호프 인자 i) 효과도 커져요. 그림에서 몰랄 농도를 올리면 두 온도 변화가 같은 눈금 위에서 함께 커지고, 반투막 양쪽의 수위 차가 벌어져요.

용질을 녹이면 무엇이 달라질까

💡 물에 소금을 넣으면

①순수한 물은 1기압에서 0 °C 에 얼고 100 °C 에 끓는다

②소금물은 0 °C 가 되어도 얼지 않고, 100 °C 가 되어도 끓지 않는다

③녹아 있는 용질 입자가 수면의 일부를 차지해 물 분자가 증발하기 어려워진다. 그래서 더 높은 온도가 되어야 끓는다

④용질 입자는 물 분자가 얼음 결정으로 줄지어 서는 것도 방해해서, 더 낮은 온도가 되어야 언다

⑤이 효과는 무엇이 녹았는지가 아니라 몇 개가 녹았는지에 달려 있다. 이것이 총괄성이다

끓는점 오름과 어는점 내림

몰랄 농도 m1.0 mol/kg

끓는점 오름

ΔT_b = K_b × m

K_b: 몰랄 오름 상수 (물: 0.52 °C·kg/mol)

어는점 내림

ΔT_f = K_f × m

K_f: 몰랄 내림 상수 (물: 1.86 °C·kg/mol)

🔍 그림에서 읽을 것

①농도를 높이면 끓는점은 올라가고 어는점은 내려간다. 두 변화 모두 몰랄 농도에 정비례한다

②물의 K_f(1.86)는 K_b(0.52)보다 약 3.6배 커서, 같은 눈금으로 그린 두 막대도 어는점 쪽이 3.6배 길다

③겨울에 도로에 염화 칼슘을 뿌리는 것은 어는점 내림을 이용해 눈과 얼음을 녹이기 위해서다

④삼투압 칸은 25 ℃ 에서 몰 농도가 몰랄 농도와 같다고 놓고 계산한 값이다

삼투압

π = MRT

M: 몰 농도(mol/L), R: 기체 상수, T: 절대 온도(K)

💡 삼투압의 원리

①반투막은 물 분자는 통과시키고 용질 입자는 막는다

②물은 묽은 쪽에서 진한 쪽으로 옮겨 가 진한 쪽의 수위가 올라간다. 이것이 삼투다

③이 이동을 막으려면 진한 쪽에 압력을 더 걸어야 하는데, 그 최소 압력이 삼투압이다

④식물 뿌리가 물을 빨아들이는 것과, 링거액을 혈액과 삼투압이 같은 농도로 맞추는 것이 이 원리다

⑤π = MRT 는 이상 기체 방정식 PV = nRT 와 꼴이 같다

전해질과 반트호프 인자

반트호프 인자

ΔT = i × K × m

i = 용액 속 실제 입자 수 / 녹인 용질의 몰수

💡 전해질은 왜 효과가 더 클까

①NaCl 은 Na⁺ 와 Cl⁻ 두 이온으로 나뉘어 i ≈ 2 다

②CaCl₂ 는 Ca²⁺ 하나와 Cl⁻ 둘로 나뉘어 i ≈ 3 이다

③포도당(C₆H₁₂O₆)은 이온으로 나뉘지 않는 비전해질이라 i = 1 이다

④그래서 같은 몰랄 농도라도 전해질은 총괄성 효과가 i 배 크다

⑤제설제로 CaCl₂ 를 많이 쓰는 까닭도, 같은 몰수에서 NaCl 보다 입자를 더 많이 내놓기 때문이다

예제로 익히기

예제 1

물에 비전해질을 녹여 2 mol/kg 용액을 만들었다. 이 용액의 어는점은? (물의 K_f = 1.86 °C·kg/mol)

어는점 내림 ΔT_f = K_f × m 을 구한다.

ΔT_f = 1.86 × 2 = 3.72 °C

순수한 물의 어는점 0 °C 에서 ΔT_f 만큼 내려간다.

어는점 = 0 − 3.72 = −3.72 °C

▸ −3.72 °C

비전해질이라 i = 1 이다. 그림에서 농도를 2.0 에 두면 어는점 막대가 같은 값을 가리킨다.

예제 2

물에 NaCl 을 녹여 1 mol/kg 용액을 만들었다. 끓는점은? (K_b = 0.52 °C·kg/mol, NaCl 의 i = 2)

전해질이므로 반트호프 인자를 곱한다: ΔT_b = i × K_b × m.

ΔT_b = 2 × 0.52 × 1 = 1.04 °C

순수한 물의 끓는점 100 °C 에 ΔT_b 를 더한다.

끓는점 = 100 + 1.04 = 101.04 °C

▸ 101.04 °C

NaCl 이 Na⁺ 와 Cl⁻ 두 이온으로 나뉘어 입자 수가 두 배이므로, 같은 농도의 비전해질보다 끓는점이 두 배 더 오른다.

총정리

총괄성

끓는점 오름, 어는점 내림, 삼투압, 증기 압력 내림

용질의 종류가 아니라 입자 수에 비례하는 네 가지 성질

수능 유형 변형

27 °C 에서 0.1 M 포도당 수용액의 삼투압은? (R = 0.0821 L·atm/(mol·K))

①1.23 atm

②2.46 atm

③0.82 atm

④24.6 atm

⑤8.21 atm

▸ ② 2.46 atm

삼투압 π = MRT 를 쓰고, 온도를 절대 온도로 바꾼다.

π = MRT, T = 27 + 273 = 300 K

M = 0.1, R = 0.0821, T = 300 을 넣는다.

π = 0.1 × 0.0821 × 300 ≈ 2.46 atm

🎯 시험 포인트

①총괄성은 용질 입자 수에만 비례하고 종류와는 관계없다

②ΔT_b = K_b · m, ΔT_f = K_f · m 이고, 물의 K_b = 0.52, K_f = 1.86 이다

③전해질은 이온으로 나뉜 만큼 효과가 i 배다

④삼투압 π = MRT 는 이상 기체 방정식과 꼴이 같다

⑤몰랄 농도(용질 mol / 용매 kg)는 온도가 바뀌어도 변하지 않는다

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기체의 성질

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마지막 수정 2026-10-17

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