중2과학 6단원 혼합물일 때 끓는점과 녹는점, 어는점 관계
혼합물은 두 가지 물질이 섞여 있는 상태를 말하죠. 균일 혼합물과 불균일 혼합물로 나눕니다. 이번 시간에는 균일이든 불균일이든 상관없이 혼합물이 되었을 때 끓는점과 녹는점, 어는점은 어떻게 되는지 알아볼까요?
혼합물이 되면 물질의 특성은 어떻게 될까?
혼합물은 두 가지 이상의 물질이 섞여 있는 상태를 말합니다. 예를 들면, 소금과 물이 섞인 소금물, 합금, 우유, 설탕물, 술(소주) 등등.. 주변에서 쉽게 찾을 수 있죠. 두 가지 이상의 물질이 섞인 혼합물이 되었을 때 물질의 특성은 어떻게 될까요? 변함이 없을까요? 있을까요? 없다고 할 수 있고, 있다고 할 수도 있습니다. 왜냐하면, 혼합물이 되었을 때 섞이기 전 물질의 특성이 단순하게 섞이게 되었다고 변하지 않기 때문이죠. 물질의 특성이 변한다는 것은 새로운 물질이 되었다는 뜻입니다. 그럼, 위에서 있다고 할 수 있는 것은 무엇일까요? 소금물을 끓이게 되면 소금물의 끓는점은 100℃보다 높은 곳에서 끓게 됩니다. 왜? 물은 100℃에서 끓어야 하는데, 물이 수증기로 되려고 할 떄 물속에 있는 소금입자들이 방해를 하기 때문이죠. 이 방해를 이겨야만 수증기가 될 수 있습니다.
혼합물이 되었다고 물질의 특성은 변하지 않습니다. 왜? 혼합물은 단순하게 섞여 있는 상태이기 때문이고, 물질의 특성이 변하려면 섞여 있는 것이 아니라, 섞인 상태에서 열을 가하여 화합(입자들이 합쳐야만)이 일어나야만 물질의 특성이 변합니다.
이해가 되시나요?
혼합물과 끓는점 관계
혼합물을 분리를 할 수 있습니다. 왜? 섞인 물질이 단순하게 섞여 있기 때문이죠. (혼합물의 분리할 때 다시 이야기하도록 하겠습니다.) 두 가지 이상의 물질이 섞인 혼합물을 끓이면 두 물질 중 끓는점이 낮은 물질이 먼저 끓게 됩니다. 여기서 끓는점이 낮은 물질의 끓는점이 70℃라고 한다면 두 물질을 섞인 혼합물을 끓이면 끓는점의 낮은 물질이 먼저 끓게 되지만, 끓는점은 70℃보다 조금 높은 온도에서 끓게 됩니다. 왜? 끓는점이 높은 물질이 끓는점이 낮은 물질이 끓는 것을 방해하기 때문이죠.
그래프는 에탄올과 물이 섞인 혼합물 에탄올 수용액입니다. 에탄올 수용액을 가열하면 점점 온도가 올라가다가 78℃에서 에탄올이 끓어야 하는데 그래프가 일정하지 않죠. 그 이유는 에탄올이 끓는 것을 물이 방해하기 때문입니다. 이해가 되시나요?
일상생활 속의 예
1. 우리가 계란을 삶을 때 물에 소금을 넣고 끓이면 어떻게 될까요? 소금이 물의 끓는 것을 방해하기 때문에 100℃보다 더 높은 온도에서 물이 끓게 되어 계란이 익는 시간이 좀 빨라지는 역할을 합니다.
2. 라면을 끓일 때 수프는 먼저 넣는 것도 똑같은 이치입니다.
혼합물과 녹는점(어는점) 관계
겨울이 되면 온도는 내려가죠. 강이 얼었다는 소리는 자주 듣지만, 바다가 완전히 얼었다는 말 들어본 적 있으세요? 바다가 얼 수 있을까요? 가능합니다. 근데, 바다가 얼려면 온도가 많이 낮아야 합니다. 물은 0℃가 되면 얼죠? 바다도 물이기 때문에 0℃에서 얼지는 않습니다. 왜? 바다는 순물질이 아닌 혼합물이기 때문이죠.
혼합물은 두 가지 이상의 물질이 섞여 있는 물질이죠. 예를 들면 소금물이 담긴 접시를 0℃에 넣으면 얼까요? 얼지는 않습니다. 0℃보다 더 낮은 온도에서 얼죠. 왜? 끓는점처럼 소금물이 얼 때 소금이 물이 어는 것을 방해하기 때문에 0℃보다 더 낮은 온도에서 얼게 됩니다.
녹는점도 마찬가지입니다. 그래프는 나프탈렌과 파라다이클로로벤젠의 녹는점을 측정했고, 두 물질을 혼합했을 때 녹는점(주황색)을 실험한 그래프입니다. 그래프를 보시면 나프탈렌 와 파라다이클로로벤젠인 경우 온도가 일정한 구간이 있으므로 녹는점을 찾을 수 있지만, 혼합물인 경우 온도가 일정한 구간이 보이지 않죠? 그 이유는 바로 파라다이클로로벤젠의 녹는 것을 나프탈렌이 방해하기 때문으로 볼 수 있습니다.
따라서 혼합물인 경우 녹는점이나 끓는점이 순물질보다 조금 높은 곳에서 형성이 되고, 순물질에서 보았던 온도가 일정한 구간이 생기지 않습니다. 어떤 물질을 끓이거나 녹이거나 얼렸을 때 온도가 일정한 구간이 없다면 그 물질은 혼합물이라는 것을 알 수 있습니다.
이해가 되시나요?
일상생활속 예
1. 겨울에 도로에 눈이 오면 염화칼슘을 뿌리죠. 이 것을 눈의 녹는점을 낮게 하여 밤에 눈이 녹아서 빙판이 되는 것을 막기 위해서입니다.
2. 자동차 냉각수에 부동액을 넣어주는 이유도 마찬가지입니다. 냉각수에는 일반 물이 아닌 부동액이라는 혼합물을 넣어서 어는 것을 막기 위해서입니다
3. 땝납은 납에 주석을 섞어 녹는점을 낮게 하여 금속을 붙일 때 사용합니다.
4. 전기기구에 퓨즈가 있습니다. 퓨즈는 전기기구에 허용전류가 높은 전류가 들어올 때 퓨즈를 끓어버려서 전류를 차단하는 역할을 합니다. 퓨즈도 혼합물이죠
어떠세요? 혼합물이 되었을 때 끓는점이나 녹는점, 어는점이 어떻게 되는지 이해가 되시나요??
다음 시간에는 물질의 특성 마지막인 용해도에 대해서 알아보도록 하겠습니다.^^