¶ 지식 정보
| 해당 지식 | |
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¶ 가용성과 불용성
특정 용매에 녹는 성질을 가용성, 녹지 않는 성질을 불용성이라 한다.
용매가 물인 경우 물에 녹는 성질을 수용성, 물에 녹지 않는 성질을 비수용성이라 한다.
¶ 침전 반응
가용성 물질에 의해 불용성 고체 생성물이 만들어지는 반응이다.
¶ 용해도
어떤 온도에서 용매 에 최대로 녹을 수 있는 용질의 수로, 기본 단위는 이다.
일반적으로 고체 물질의 용해도는 온도가 높을수록 증가한다.
그림은 예시로 고체 물질인 질산 나트륨(), 질산 칼륨(), 황산 구리()(), 염화 칼륨()의 온도에 따른 물에 대한 용해도를 나타낸 것이다.
¶ 용해도에 따른 용액의 구분
¶ 불포화 용액
용질이 용해도보다 적게 녹아 있는 용액이다.
¶ 포화 용액
용질이 용해도만큼 녹아 있는 용액이다.
¶ 과포화 용액
용질이 용해도보다 많이 녹아 있는 용액이다.
포화 용액을 천천히 식히는 것과 같은 특정 조건에서 만들어지며, 불안정하여 작은 충격에도 용질이 침전될 수 있다.
¶ 용해도 규칙
상온에서 화합물이 수용성인지 비수용성인지 예상할 수 있게 해주는 규칙이다.
¶ 수용성 화합물의 용해도 규칙
| 수용성 화합물 | 예외(아래 이온과는 침전물을 형성함) |
|---|---|
| $\mathrm{Li^+},\,\mathrm{Na^+},\,\mathrm{K^+},\,\mathrm{Rb^+}, \mathrm{Cs^+}$ ($1$족 양이온) |
- |
| $\mathrm{NH_4}^+$ (암모늄 이온) |
- |
| $\mathrm{CH_3CO_2}^-$ (아세트산 이온) |
- |
| $\mathrm{NO_3}^-$ (질산 이온) |
- |
| $\mathrm{ClO_4}^-$ (과염소산 이온) |
- |
| $\mathrm{Cl^-},\,\mathrm{Br^-},\,\mathrm{I^-}$ (할로젠화 이온) |
$\mathrm{Ag^+},\,\mathrm{Hg_2}^{2+},\,\mathrm{Pb^{2+}}$ |
| $\mathrm{SO_4}^{2-}$ (황산 이온) |
$\mathrm{Ag^+},\,\mathrm{Ca^{2+}},\,\mathrm{Sr^{2+}},\,\mathrm{Ba^{2+}},\,\mathrm{Hg_2}^{2+},\,\mathrm{Pb^{2+}}$ |
¶ 비수용성 화합물의 용해도 규칙
| 비수용성 화합물 | 예외(아래 이온과는 침전물을 형성하지 않음) |
|---|---|
| $\mathrm{CO_3^{2-}}$ (탄산 이온) |
$1$족 양이온$,$ $\mathrm{NH_4}^+$ |
| $\mathrm{PO_4^{3-}}$ (인산 이온) |
$1$족 양이온$,$ $\mathrm{NH_4}^+$ |
| $\mathrm{S^{2-}}$ (황화 이온) |
$1$족 양이온$,$ $\mathrm{NH_4}^+,\,\mathrm{Ca^{2+}},\,\mathrm{Sr^{2+}},\,\mathrm{Ba^{2+}}$ |
| $\mathrm{OH^-}$ (수산화 이온) |
$1$족 양이온$,$ $\mathrm{NH_4}^+,\,\mathrm{Ca^{2+}},\,\mathrm{Sr^{2+}},\,\mathrm{Ba^{2+}}$ |
¶ 용해도 규칙 예시
그림과 같이 에서 의 와 의 를 섞었을 때 침전물이 형성되는지 확인해보자.
는 와 로, 은 와 로 이루어져 있다.
와 는 수용성이며 예외는 없으므로 침전물을 형성하지 않는다.
도 일반적으로 수용성이지만 예외로 와 침전물을 형성하므로 아래 그림과 같이 의 침전물이 형성된다.
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
정답: $5$
ㄱ. 에 위치한 용액은 용질이 용해도보다 많이 녹아 있는 용액이므로 과포화 용액이다. (O)
ㄴ. 에 위치한 용액을 로 서서히 가열시키면 용질이 용해도만큼 녹아 있는 포화 용액이 된다. (O)
ㄷ. 에 위치한 용액은 물 당 이 녹아 있으므로,
용액 당 이 녹아 있다.
그러므로 에 위치한 용액의 질량이 일 때 이 녹아 있으며, 이때 물의 질량은 임을 알 수 있다.
온도를 유지한 채 을 더 녹이면 의 질량은 , 물의 질량은 이므로
물 당 녹은 의 질량은 이 되며, 이는 일 때의 용해도와 같으므로 포화 용액이 된다. (O)
따라서 답은 번이다.
¶ 2번 문항
정답: $3$
는 와 로,
는 와 로,
는 와 로 이루어져 있다.
, , , 는 수용성이며 예외는 없으므로 침전물을 형성하지 않는다.
도 일반적으로 수용성이지만 예외로 와 침전물을 형성하므로 ㉠의 화학식은 이다.
따라서 답은 번이다.