소금물은 왜 순수한 물보다 어는점이 더 낮나요?

Question

겨울에 도로에 염화칼슘을 뿌리는 게 어는점을 낮추기 위해서라고 들었는데, 물에 소금 같은 용질을 녹이면 왜 어는점이 내려가는 건지 그 원리가 궁금합니다.

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

순수한 물은 우리가 잘 알고 있듯이 0도에 얼지만, 순수한 물에 소금 같은 불순물이 섞이면 어는점이 내려갑니다. 이것을 어는점 내림이라고 하는데, 그 과정을 설명해 드리도록 하겠습니다.

순수한 물은 온도가 내려가면 물 분자들이 규칙적으로 결합하여 육각형 모양의 얼음 결정을 만들지만 물에 소금을 녹이면 소금이 눈에 보이지 않는 작은 이온들로 분해되면서 물 분자 사이사이에 끼어들게 됩니다. 이 이온들은 물 분자들이 서로 만나 단단한 얼음 구조를 형성하는 것을 방해합니다. 게다가 전기적 성질을 띤 이온이 물 분자를 강하게 붙잡아두기 때문에, 물 분자끼리 규칙적으로 뭉치기가 훨씬 더 어려워지는 거죠.

결국 물이 얼음으로 변하려면 순수한 물일 때보다 온도가 훨씬 더 낮아져야 하는데, 이를 화학에서는 어는점 내림 현상이라고 합니다. 겨울철 눈이 많이 내린 도로에 염화칼슘을 뿌리는 것도 이처럼 이온을 통해 물 분자의 결합을 방해함으로써 영하의 날씨에서도 도로가 얼지 않도록 어는점을 낮추는 원리입니다.