중2과학 6단원 물질의 특성 - 용해도(2, 기체의 용해도)
혹시 고체의 용해도라고 들어보셨나요? 기체의 용해도는요? 이번시간에는 고체일 때 용해도는 어떤 것이 영향을 주는지? 그리고 기체일 때 용해도에는 어떤 것이 영향을 주는지에 대해서 알아보겠습니다. 일반적으로 고체는 온도가 높을수록 잘 녹죠. 이것은 여러분이 많이 경험을 해봤기 때문에 알 수 있죠. 그럼 기체는?? 그럼 본격적으로 고체일 때와 기체일 때 용해도는 온도와 압력과의 관계가 어떻게 되는지 알아보도록 하겠습니다.
용해도란?
용해도란 일정 온도에서 용매 100g에 녹을 수 있을 최대의 용질의 g 수이죠. 1편에서 용해도에 대한 내용을 정리를 했습니다. 용해도는 온도와 어떤 용매인가에 따라서 값이 달라지게 되죠. 이 부분에 대해서 1편에서 정리를 했는데 안 보셨다면 꼭 읽어보시기를 부탁드립니다.
2023.09.23 - [중등과학문제/중2 과학이론] - 중2과학 6단원 물질의 특성 - 용해도(1)
중2과학 6단원 물질의 특성 - 용해도(1)
용해도를 공부하기 전 용해도에서 다루는 용어 정리를 먼저 했습니다. 용질, 용매, 용액, 용해에 대해서 알아봤고, 용액이 되었을 때 섞기 전 질량과 부피의 관계, 그리고 용액이 되었을 때 농도
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고체와 기체일 때 용해도
우리가 음식을 하거나 설겆이를 할 때 찬물보다 따뜻한 물을 이용하죠. 왜? 찬물보다 따뜻한 물에 잘 녹기 때문입니다. 일반적으로 고체는 온도가 높을수록 잘 녹죠.
고체의 용해도
고체의 용해도는 일반적으로 온도가 높을수록 증가합니다. 압력의 영향을 거의 받지 않습니다. 그래서 고체의 용해도를 나타낼 때는 반드시 용매의 종류와 온도를 표시해야 하는 이유죠. 가령 설탕이 찬물보다는 따뜻한 물에 많이 녹죠. 많이 녹는다는 것은 용해도가 크다는 것을 확인할 수 있습니다.
기체의 용해도
기체의 용해도는 고체의 용해도와 조금은 다릅니다. 왜? 같은 질량이라면 기체 입자들과 고체 입자들중 어느 쪽이 더 공간을 많이 차지하나요? 기체 입자겠죠? (이 부분은 1학년때 배웠으니까 넘어갈게요.) 기체를 많이 녹이기 위해서는 큰 부피가 필요합니다. 쉽지는 않겠죠? 그러면 같은 양인데 부피를 작게 하면 어떤가요? 녹을 수 있는 확률이 커지게 됩니다. 따라서 기체의 온도를 낮추면 입자들 간의 공간이 줄어들게 되므로 많이 녹일 수 있습니다. 그렇기 때문에 기체를 많이 녹이기 위해서는 온도를 낮추는 것이죠.
첫 번째 온도와 기체의 용해도
A와 B 두 시험관에 사이다를 넣고 하나는 얼음물, 하나는 상온의 물에 넣었을 때 어느 쪽이 기포가 많이 발생할까요? 상온이 물 쪽에서 기포가 많이 발생합니다. 기포는 사이다에 녹아 있는 이산화탄소가 빠져나오면서 생기는 현상입니다. 따라서 기포가 많이 발생한다는 것은 기체가 용액에서 녹지 않고 빠져나왔다는 것을 의미하죠. 따라서 온도가 낮아야 기체는 용액 속에 많이 녹는다는 것을 알 수 있습니다. - 온도가 낮아야 기체의 용해도는 증가-
두 번째 압력과 기체의 용해도
C와 D 시험관에 사이다를 넣고 하나만 고무마개로 덮고나서 같은 온도의 물에 넣었을 때 어느 쪽 시험관에서 기포가 많이 발생할까요? 그림에서 기포는 C에서 많이 보이시죠? 과연 뚜껑이 무엇을 의미할까요? 바로 압력입니다. 뚜껑이 있는 쪽이 압력이 크다고 보면 되죠. 압력이 크면 부피는 감소하죠. 그렇기 때문에 많이 양이 용매에 녹을 수 있기 때문이죠.
정리를 하자면 기체의 용해도는 온도가 낮을수록, 압력이 클수록 증가한다고 보면 됩니다.
생활 속에서 기체의 용해도
1. 더운 여름철 물고기가 수면 위로 올라오는 것 본 적이 있나요? 왜 물고기가 올라올까요? 바로 산소 때문이죠. 물고기는 아가미를 통해서 물속에 녹아 있는 산소를 이용하는데, 수면의 온도가 올라가면 물속에 녹아 있는 산소의 용해도가 낮아져서 수면 위에 있는 산소를 얻기 위해서 입을 뻐끔거리는 이유입니다.
2. 탄산음료의 마개를 열면 거품이 발생하죠. 이는 탄산음료 안에 압력이 크기 때문에 마개를 열면 압력이 낮아져서 음료안에 있는 이산화탄소의 용해도가 감소하여 밖으로 빠져나오기 때문에 거품이 발생합니다.
3. 잠수부가 깊은 바다속에서 갑자기 상승하면 잠수병이 생기는데, 깊은 바다이니까 압력이 크죠. 근데, 갑자기 상승하면 기체의 용해도가 낮아지므로 혈관 속에 있는 질소의 용해도가 급격하게 낮아져서 기포가 혈관을 막게 됩니다.
이상 고체와 기체일 때 용해도가 어떤 영향을 받는지 알아봤고, 그에 따른 일상생활 속에서 현상도 알아봤습니다.^^
공부하는데 도움이 되었으면 하네요^^