Chapter 13_용액의 성질 (Properties of Solutions)

화학반응에서 용액은 상당히 중요하다. 용액의 개념을 용질과 용매를 의미한다라고만 이해하고, 화학을 공부하는 친구들이 많다. 하지만, 용액은 그 이상의 의미를 갖는다. 용액내에 있는 분자들의 거리를 가깝게 하기도 하고, 멀게도하여 반응에 영향성을 주기 때문이다. 어떠한 용액 즉, 용매를 사용하느냐에 따라 반응 속도를 조절할 수 있으며, 그의 따른 수득률도 변하기 때문이다. 화학 합성과 관련한 유명한 Journal을 보면, 반응 조건을 최적화 하기 위해 용매 종류, 온도, 촉매, 염 등을 각각 다르게 하여 실험을 한다. 그런 후에 화학 합성에 대한 메커니즘을 제시하면서 논문을 마무리하는데, 그 기초가 이번 Chapter에 있는 용액이라 보면 될 것이다. 물론, 화학합성은 지금까지 배운 모든 것을 기초로 한다는 것은 다 알고 있기 때문에, 그것들은 기본이라 생각해서 용액을 강조한 것이다. 전공과목 수강시 용매의 종류를 분류해서 배울텐데, 몇몇 교수님들은 중간 또는 기말고사 시험 문제로 내기도 한다. 그러니, 이번 Chapter를 통해 미리 맛을 보는 것도 좋을 것 같다. 

13.1 용액의 형성

• 용질이 용매에 균일하게 분포할 때 용액이 형성됨.
• 수화(Hydration): 물이 용질을 둘러싸며 용해되는 과정.
• 엔탈피 변화(ΔH)와 엔트로피 변화(ΔS)에 따라 용해 과정이 결정됨.

13.2 용해 평형과 용해도

• 포화 용액: 용질이 최대한 녹아 평형을 이룸.
• 불포화 용액: 용질이 더 녹을 수 있음.
• 과포화 용액: 용해도를 초과해 일시적으로 존재하는 불안정한 상태.

13.3 용해도에 영향을 미치는 요인

• "Like dissolves like" (유사 극성끼리 용해됨)

• 극성 용매는 극성 용질을, 비극성 용매는 비극성 용질을 잘 녹임.

• 압력 영향 (헨리의 법칙)

• 기체 용해도는 압력에 비례함

• 온도 영향

• 고체의 용해도는 온도가 증가하면 일반적으로 증가.
• 기체의 용해도는 온도가 증가하면 감소.

13.4 농도의 표현 방법

• 질량 퍼센트, 몰분율, 몰농도(M), 몰랄농도(m) 등 다양한 방법으로 표현.

13.5 총괄성(colligative properties)

• 용질의 종류와 관계없이 용질 입자의 농도에 따라 달라지는 성질.

• 증기압 내림 (Raoult의 법칙)
• 끓는점 상승 (ΔTb = Kbm)
• 어는점 내림 (ΔTf = Kfm)
• 삼투압 (Π = MRT)

13.6 콜로이드(Colloids)

• 용액과 현탁액 사이의 중간 성질을 가진 물질.
• 친수성 콜로이드: 물과 잘 섞이며 생체 시스템에서 중요함.
• 소수성 콜로이드: 물과 섞이지 않으며 표면에 전하를 띠어 안정화됨.
• 틴달 효과: 콜로이드 입자가 빛을 산란시키는 현상.

 용액의 대한 내용을 정리해보았다. 이번 Chapter에서 또 중요한 것이 몰농도와 몰랑농도일것이다. 고등학교 화학 시간에 이 두가지를 비교하는 시험문제를 보았을 것이다. 물론, 수능 문제에서는 몰농도 관점에서만 출제하는 것이 주요하지만, 고등학교 중간 또는 기말고사에서는 이 두가지를 비교하는 시험 문제를 내곤 한다. 여하튼, 이러한 농도 역시 결국, 용매와 연결이 되고 이는 궁극 용액과 연결이 된다. 이번 Chapter에서 다루었던 내용 등을 잘 숙지하였으면 좋겠다. 화학을 지속적으로 연구하고 싶다면 말이다.