순수한 용매에서 용액이 되었을 때 여러 특성들이 달라지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 순수한 용매에서 용액이 되었을 때 증기압, 끓는점, 어는점, 삼투압과 같이 여러 특성들이 달라지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 질문해주신 것과 같이 순수한 용매에 비휘발성 용질을 녹여서 용액이 형성되면, 증기압, 끓는점, 어는점, 삼투압과 같은 집합적 성질이 변하게 되는데요, 이와 같은 성질들이 달라지는 이유는 용매의 종류나 용질의 성질 자체보다는 용질 입자의 수 때문입니다. 우선 순수한 용매에서는 표면에서 증발할 수 있는 용매 분자가 많은데요, 그런데 용질이 들어오면 용매 표면의 일부 자리를 차지하게 되어, 용매 분자가 기체로 나가는 확률이 줄어듭니다. 따라서 용액의 증기압은 순수 용매보다 낮아집니다. 또한 액체가 끓기 위해서는 증기압이 외부 압력과 같아져야 하는데요, 하지만 용액은 증기압이 낮아졌기 때문에, 같은 압력에 도달하려면 더 높은 온도가 필요합니다. 이 때문에 순수한 용매보다 용액의 끓는점이 올라갑니다.
다음으로 고체가 되기 위해서는 용매 분자들이 규칙적인 고체 격자를 형성해야 하는데요, 그러나 용질 입자가 섞여 있으면 용매 분자들이 자유롭게 배열되는 것을 방해합니다. 따라서 고체가 형성되기 위해서는 더 낮은 온도가 필요하게 되어, 어는점이 순수 용매보다 내려갑니다. 마지막으로 용질 입자가 있는 쪽은 상대적으로 물 분자의 농도가 낮습니다. 따라서 물은 농도가 높은 쪽에서 농도가 낮은 쪽으로 반투과성 막을 통해 이동하려고 하는데요, 이때 이동을 막기 위해 필요한 압력이 삼투압이며, 이는 오직 용질 입자의 수에 의해 결정되는 것입니다. 감사합니다.