어는점 내림의 원리는 뭐라고 설명할 수 있나요?

Question

안녕하세요. 순수한 용매에서 용액이 되었을 때 여러가지 특성들이 바뀌는데요, 그중에서 끓는 점 같은 경우는 증기압이 감소하다 보니 물과 같은 경우에 원래 100도씨에 도달하더라도 압력이 충족되지 않아서 끓는점이 올라간다고 이해했습니다. 그렇다면 어느 점 내림의 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 끓는점 오름이란 증기압 곡선이 낮아져서 더 높은 온도에서야 외부 압력과 같아지는 것으로 설명할 수 있는데요 반면 어는점 내림은 용매와 용액 사이의 평형이 어떻게 깨지는가를 기준으로 이해하시면 됩니다. 원래 순수한 용매는 특정 온도에서 고체 ↔ 액체가 동적 평형을 이루며 어는점을 가지는데요, 고체가 되려면 용매 분자들끼리 규칙적으로 배열하여 격자를 이루어야 합니다. 하지만 용질 입자가 있으면, 용매 분자들이 자유롭게 배열하는 것을 방해하게 됩니다. 즉, 고체가 안정적으로 만들어지려면 더 낮은 온도가 필요하며 순수한 용매의 고체와 액체는 일정 온도에서 화학 퍼텐셜(μ)이 같아집니다. 그러나 용액에서는 용매 분자의 수가 희석되어 있어, 액체 용매의 화학 퍼텐셜이 순수한 용매보다 낮은데요, 따라서 고체 상태와 액체 상태의 화학 퍼텐셜이 같아지는 지점은 더 낮은 온도로 이동하게 되는 것입니다. 감사합니다.