안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
액체가 끓는다는 것은 액체의 증기압이 외부의 대기압과 같아져 액체 내부에서도 기화가 일어나는 상태를 말합니다. 용액의 끓는점이 순수한 용매보다 높아지는 현상은 증기압 내림과 용질 입자의 수에 의해 결정됩니다.
순수한 용매에 용질을 녹이면 용액 표면에 용질 입자들이 함께 존재하게 되면서 용매 분자가 기체로 증발하는 것을 물리적으로 방해합니다. 또한 용매와 용질 입자 사이의 인력으로 인해 용매 분자들이 기화하기가 더 어려워집니다. 이 때문에 동일한 온도에서 용액의 증기압은 순수한 용매보다 낮아지는데, 이를 증기압 내림이라고 합니다. 액체가 끓으려면 증기압이 대기압만큼 높아져야 하므로, 증기압이 낮아진 용액은 대기압에 도달하기 위해 순수한 용매보다 더 높은 온도까지 가열해야만 합니다.
이때 끓는점이 오르는 정도는 용질의 종류와는 관계없이 용액 속에 녹아 있는 용질 입자의 총 수에만 비례합니다. 용액 속 용질 입자의 수가 많아질수록 용매의 증발을 차단하는 효과가 더 커지기 때문에 증기압은 더욱 큰 폭으로 내려갑니다. 증기압이 많이 내려갈수록 대기압과 같아지기 위해 더 많은 열에너지가 필요하므로, 결과적으로 용질 입자의 수가 많을수록 증기압은 더 낮아지고 끓는점은 더 높이 올라가게 됩니다.