강의자료실 - 자료실 - 언장광장(삼척) - KNU광장 - 강원대학교

(1)

5 장 용액의 성질

1. 용액 (solution) 과 용해

2. 용해도에 영향을 미치는 요인

3. 용액의 농도

(2)

• 용액 (solution): 둘 이상의 물질이 하나의 상을 이루는 균일한 혼합물

• 용매 (solvent): 용액에서 가장 많이 존재하는 성분 • 용질 (solute): 용액에서 적은 성분

• 총괄성 (colligative property): 용액의 종류가 아니라 용매 분자당 용 질 입자의 수에만 의존하는 성질

(3)

(4)

왜 에탄올은 물에 잘 녹을까 ?

• 소주 = 에탄올 + 물

- 물분자와 유사한 극성 O-H 결합을 갖는다 . - 물분자와의 에탄올 분자의 상호작용

(5)

용해도에 영향을 미치는 요인

_{용매와 용질의 상호작용 ( 구조의 영향 )}

분자의 구조 ( 혹은 모양 )  분자의 극성  구조와 용해도는 관련 예 ) 지용성 비타민 : A, D, E, K

(6)

_{온도의 영향}

고체의 물에 대한 용해도 일정한 압력에서 기체의 물 에 대한 용해도

(7)

_{압력의 영향} 고체와 액체의 용해도는 압력에 거의 무관 기체의 용해도는 압력에 비례 Cg = kPg Cg = 용액에 녹아있는 기체의 몰농도 Pg = 기체의 분압 k = 상수 Henry’s Law

(8)

(9)

표준용액 (standard solution);

농도를 정확히 알고 있는 용액

• 표준 용액을 만드는 과정 1. 무게를 단 물질 ( 용질 ) 을 부피 플라스크에 넣은 후 , 소량의 물을 가한다 . 2. 플라스크를 조심스럽게 돌리면서 흔들어 고체를 물에 녹인다 . 3. 보다 많은 양의 물을 플라스크의 목 부분에 나타낸 표시선까지 넣는 다 .

(10)

Molarity

몰농도 (M) = 용액 1L 부피에 들어있는 용질의 몰수 M M   

molarity moles of solute liters of solution HCl moles of HCl liters of solution 3 6 2 L mol M  _mol _ _M _ _L

(11)

몰농도 계산 문제

• 11.5g 의 고체 수산화소듐을 물에 녹여 1.50L

의 용액을 만들었을 때 , 이 용액의 몰농도는 ?

NaOH 의 몰질량 (40.0g/mol)

11.5g NaOH X (1molNaOH/40.00g NaOH) = 0. 288 mol NaOH

몰농도 = 용질의 몰수 / 용액의 L 수

(12)

몰농도가 알려진 용액의 일정 부피 속에 존재하는

용질의 몰수 구하기

• 용액의 리터 X 몰농도 = 용액의 리터 X ( 용질의 몰수 / 용액의 리터 ) = 용질의 몰수 예제 : 1.0 X 10-3 M 의 ZnCl 2 1.75L 에 녹아있는 Cl- 의 몰수는 얼마인가 ? ZnCl₂(s)  Zn2+(aq) + 2Cl-(aq) H₂O

(13)

(14)

묽힘 (dilution)

진한 형태로 된 용액을 물을 첨가하여 원하

는 몰농도의 용액으로 만드는 과정

묽힘 후의 용질의 몰수 = 묽힘 전의 용질의 몰수 예제 ) 17.4 M 의 아세트산 (HC2H3O2) 저장 용액으로부터 1 .00M 의 아세트산 500mL 를 얻으려면 , 필요한 저장 용 액의 부피는 ? L L mol xL L mol 500 . 0 00 . 1 4 . 17   

(15)

묽힘 관련 계산문제시 주의사항

• 물에 의한 묽힘은 용질의 몰수를 변화시키지 않는 다 .

M

1

V

1 =

M

2

V

2 M1 묽히기 전 몰농도 V1 묽히기 전 부피 M2 묽힌 용액의 몰농도 V2 묽힌 용액의 부피

M

1 X

V

1 = 묽힘 전의 용질의 몰수

= 묽힘 후의 용질의 몰수 = M

2 X

V

2

(16)

(17)

• 몰랄농도 m(molality):

(18)

(19)

• 몰분율 (mole fraction):

특정한 성분의 몰수를 용액의 총몰수로 나눈 값 .

전체합은 1. 단위가 없다 .

X

₁

= 성분 1 의 몰수 / 용액 전체의 몰수

= n

₁

/(n

₁

+ n

₂

)

X

₂

= 성분 2 의 몰수 / 용액 전체의 몰수

= n

₂

/(n

₁

+ n

₂

)

X

₁

+ X

₂

+ X

₃

+ … + X

_i

= 1

(20)

예제 ) 메탄올 (CH

₃

OH) 0.6 mol 과 에탄올 (CH

3

CH

2

OH) 0.4 mol 이 혼합된 용액의 각각의

몰분율과 몰분율의 합을 구하라 .

• X_MeOH= 0.6 mol/(0.6 mol + 0.4 mol) = 0.6 • X_EtOH= 0.4 mol/(0.6 mol + 0.4 mol) = 0.4

(21)

용액과 크기성질

• 증기압내림

라울의 법칙

P

₁

= X

₁

P

0 1

(P1 은 용매분압 ; P

0₁

은 순수한 용매의 증기

압 ; X

₁

은 용액내 용매의 몰분율 )

• 총괄성은 용매 입자에 대한 용질의 상대적인 수에 의존 . (용질의 종류에 무관 ) • 증기압 내림 , 끓는점 오름 , 어는점 내림 , 삼투압이 있다 .

(22)

(23)

• 끓는 점 오름과 어는 점 내림 • ΔT_b = 용액 끓는 점 - 순수용매 끓는 점 (T_b -T_b0) • ΔTf = 용액 어는 점 - 순수용매 어는 점 (Tf -Tf0) • ΔT_b 는 증기압감소에 비레한다 . 따라서 용액의 농도 ( 몰랄농도 ) 에도 비례한다 .( 증기압내림 참조 ). 이와같 은 사실을 식으로 나타내면 , • ΔT_b =

K

_bx m

•

K

b 는 몰랄 끓는점 상수 (molal boiling constant), 단 위는℃ /m

m = 몰랄농도 • ΔT_f =

K

f x m

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

• 삼투압

삼투 (osmosis): 반투막을 통해 용질의 농도가 낮은 쪽으로부터 용질의 농도가 높은 쪽으로 용매 분자가 이동하는 현상