용액의 성질

Solution Properties

용질을 녹이면 용매 분자들의 탈출이 방해되어 끓는점은 오르고 어는점은 내려가요. 이것이 총괄성이에요. 끓는점 오름과 어는점 내림은 몰랄 농도에 비례하고, 삼투압은 몰 농도와 절대온도에 비례해요. 전해질은 이온으로 쪼개져 입자 수가 늘므로 반트호프 인자 i만큼 효과가 커져요. 이 페이지에서는 몰랄 농도를 바꿔 끓는점·어는점 변화와 삼투 현상을 직접 확인해 봐요.

직관 도입: 용질을 넣으면 무엇이 달라지는가?

💡 비유: 물에 소금을 넣으면

①순수한 물은 0°C에서 얼고, 100°C에서 끓는다

②소금을 녹이면? → 0°C에서 안 얼고, 100°C에서 안 끓는다

③용질 입자가 용매 분자들의 '탈출(증발)'을 방해한다

④끓으려면 더 높은 온도, 얼려면 더 낮은 온도가 필요

⑤이것이 총괄성: 용질의 '종류'가 아닌 '개수'에 비례

끓는점 오름과 어는점 내림

몰랄 농도 m1 m

끓는점 오름

ΔT_b = K_b × m

K_b: 몰랄 오름 상수 (물: 0.52 °C/m)

어는점 내림

ΔT_f = K_f × m

K_f: 몰랄 내림 상수 (물: 1.86 °C/m)

🔍 슬라이더로 확인!

①농도가 높아질수록 끓는점↑, 어는점↓

②물의 K_f(1.86)가 K_b(0.52)보다 훨씬 크다

③어는점 내림이 끓는점 오름보다 효과가 약 3.6배 크다

④겨울에 도로에 소금(CaCl₂) 뿌리는 이유 = 어는점 내림

삼투압

π = MRT

M: 몰 농도, R: 기체 상수, T: 절대온도 [K]

💡 삼투압의 원리

①반투막: 용매(물)만 통과, 용질은 통과 불가

②용매는 묽은 쪽 → 진한 쪽으로 이동 (삼투)

③삼투를 막기 위해 필요한 최소 압력 = 삼투압

④식물 뿌리의 수분 흡수, 링거액의 등장 조건이 이 원리

⑤π = MRT: 이상기체 방정식 PV = nRT와 형태가 유사!

전해질과 반트호프 인자

반트호프 인자

ΔT = i × K × m

i = 용액 내 실제 입자 수 / 녹인 용질의 mol 수

💡 전해질은 왜 효과가 더 클까?

①NaCl → Na⁺ + Cl⁻ (이온 2개) → i ≈ 2

②CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻ (이온 3개) → i ≈ 3

③포도당(C₆H₁₂O₆)은 비전해질 → i = 1

④같은 m이라도 전해질이 총괄성 효과 i배 더 크다

⑤겨울 제설제로 NaCl보다 CaCl₂가 효과적인 이유!

예제로 익히기

예제 1

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

어는점 내림 ΔT_f = K_f × m를 구한다.

ΔT_f = K_f × m = 1.86 × 2 = 3.72°C

순수한 물의 어는점 0°C에서 ΔT_f만큼 내려간다.

어는점 = 0 − 3.72 = −3.72°C

▸ −3.72°C

어는점 내림은 용질 입자 수(몰랄 농도)에 비례. 비전해질이므로 i = 1.

예제 2

물에 NaCl을 녹여 1 m 용액을 만들었다. 끓는점은? (K_b = 0.52, NaCl의 i = 2)

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

ΔT_b = 2 × 0.52 × 1 = 1.04°C

순수한 물의 끓는점 100°C에 ΔT_b를 더한다.

끓는점 = 100 + 1.04 = 101.04°C

▸ 101.04°C

NaCl → Na⁺ + Cl⁻로 이온 2개(i=2)이므로 같은 m의 비전해질보다 효과가 2배.

총정리

총괄성 핵심

끓는점 오름, 어는점 내림, 삼투압, 증기압 내림

용질의 종류가 아닌 입자 수(몰 수)에 비례하는 네 가지 성질

수능 유형 변형

27°C에서 몰 농도 0.1 M인 포도당 수용액의 삼투압은? (R = 0.0821)

①1.23 atm

②2.46 atm

③0.82 atm

④24.6 atm

⑤8.21 atm

▸ ② 2.46 atm

삼투압 공식 π = MRT를 사용한다. T는 절대온도.

π = MRT, T = 27 + 273 = 300 K

M = 0.1, R = 0.0821, T = 300을 대입한다.

π = 0.1 × 0.0821 × 300 ≈ 2.46 atm

🎯 시험 포인트

①총괄성 = 용질 입자 수에만 비례 (종류 무관)

②ΔTb = Kb·m, ΔTf = Kf·m: K값 암기

③전해질(NaCl→2입자)은 비전해질보다 효과 i배

④삼투압 π = MRT (이상기체 방정식과 형태 유사)

⑤몰랄 농도(m) = 용질 mol / 용매 kg: 온도에 무관!