고르게 섞임 여부에 따라 혼합물은 균일 혼합물과 불균일 혼합물로 구분할 수 있다.
물질들이 입자 수준까지 분리되어 고르게(균일하게) 섞여 있는 혼합물이다.
물질들이 균일하게 섞여 있지 않거나 물과 기름처럼 서로 분리된 상태로 존재하는 혼합물이다.
입자의 크기에 따라 혼합물은 용액, 콜로이드, 현탁액으로 구분할 수 있다.
설탕물이나 소금물과 같이 지름이 1nm 미만인 입자로 구성된 균일 혼합물이다.
우유와 같이 지름이 1nm∼1000nm인 입자로 구성된 불균일 혼합물이다.
흙탕물과 같이 지름이 1000nm 초과인 입자로 구성된 불균일 혼합물이다.
어떤 용질 1mol이 용해될 때의 엔탈피 변화이다.
기호로 ΔH용해로 나타내고, 단위는 주로 kJ/mol을 사용한다.
용해 과정은 아래 세 과정으로 나누어 설명할 수 있다:
1. 에너지를 흡수하여 용매 입자 간 끌어당기는 힘을 끊는 과정
2. 에너지를 흡수하여 용질 입자 간 끌어당기는 힘을 끊는 과정
3. 용질과 용매 입자가 혼합되어 에너지를 방출하는 과정
1, 2, 3에서 엔탈피 변화를 각각 ΔH1, ΔH2, ΔH3라 하면, 용해 엔탈피(ΔH용해)는 ΔH1+ΔH2+ΔH3이다.
1, 2에서 끌어당기는 힘을 끊기 위해 에너지를 흡수하므로 ΔH1>0이고, ΔH2>0이다.
3에서 용질과 용매 입자 사이에 새로운 인력이 형성되면서 에너지를 방출하여 안정해지므로 ΔH3<0이다.
용해 엔탈피는 ΔH1+ΔH2+ΔH3로 정해지므로 ΔH1+ΔH2>∣ΔH3∣인 경우 용해 엔탈피는 0보다 크다.
용매와 용질의 극성 여부가 같을 때 용해가 잘 일어난다.
- 이온 결합 물질이나 극성 물질은 대체로 극성 용매에 잘 녹는다.
예시: 극성 분자인 NH3는 극성 분자인 물(H2O)에 잘 녹는다.
- 무극성 물질은 무극성 용매에 잘 녹는다.
예시: 무극성 분자인 Cl2는 무극성 분자인 CCl4에 잘 녹는다.
용해가 일어날 때 용질 입자가 용매 입자에 둘러싸이는 현상이다.
용매화에서 용매가 물(H2O)인 경우이다.
NaCl(s)을 물(H2O)에 넣으면 극성 분자인 H2O가 NaCl(s)의 양이온과 음이온을 각각 끌어당겨 분리하여 수화시킨다.
전하량의 부호가 다른 두 전하 사이에는 서로 끌어당기는 힘이 작용하여 가까이 위치하게 되므로
H2O 분자에서 부분적인 음전하(δ−)를 띠는 부분인 O는 양이온인 Na+를 향하고,
H2O 분자에서 부분적인 양전하(δ+)를 띠는 부분인 H는 음이온인 Cl−를 향한다.
정답: $2$
ㄱ. KCl(s)은 금속과 비금속 원소가 결합하여 형성된 이온 결합 물질이다. (X)
ㄴ. 그림에서 용해가 일어날 때 용질 입자가 물에 둘러싸였으므로 KCl(s)이 용해되는 과정에서 수화가 일어남을 알 수 있다. (O)
ㄷ. 그림에서 용해 후의 엔탈피가 용해 전보다 크므로 ΔH1+ΔH2+ΔH3>0이고, KCl(s)이 용해되는 과정은 흡열 반응에 해당한다. (X)
따라서 정답은 2번이다.
정답: $5$
ㄱ. NaCl(s)은 금속과 비금속 원소가 결합하여 형성된 이온 결합 물질이며, 고체 상태에서 이온이 자유롭게 이동하지 못해 전기 전도성이 없다. (X)
ㄴ. O는 H보다 전기 음성도가 크므로 공유 전자쌍을 더 잘 끌어당겨 부분적인 음전하(δ−)를 띠고,
반대로 H는 부분적인 양전하(δ+)를 띤다. (O)
ㄷ. 전하량의 부호가 다른 두 전하 사이에는 서로 끌어당기는 힘이 작용하여 가까이 위치하게 되므로
H2O 분자에서 부분적인 음전하(δ−)를 띠는 부분인 O는 양이온인 Na+를 향하고,
H2O 분자에서 부분적인 양전하(δ+)를 띠는 부분인 H는 음이온인 Cl−를 향한다.
이때 그림에서 부분적인 음전하(δ−)를 띠는 부분인 O가 ㉠을 향하므로 ㉠은 양이온인 Na+이다. (O)
따라서 정답은 5번이다.
