포화 용액이 되면 용매에 용질을 넣어도 녹지 않는 상태로 보입니다. 더이상 녹지 않는 포화 용액이란 용해속도와 석출속도가 같은 용액 입니다. 이런 것을 용해 평형 이라고 합니다. 불포화 용액의 경우 용해속도가 석출속도보다 빠른 용액, 과포화 용액은 용해속도보다 석출속도가 빠른 용액입니다. 포화 상태의 용액에 용질을 더 넣어도 겉보기에는 더 이상 녹지 않는 것처럼 보입니다. 아래 글에서 포화용액 설탕이 바닥에 가라앉는 이유에 대해서 알아보겠습니다.
포화용액, 설탕이 바닥에 가라앉는 이유
바닥에 가라앉는 포화용액
용액은 어떤 물질을 녹이는 데 한계가 있습니다. 일반적으로 온도의 물 100ml를 그릇에 담고 설탕을 조금씩 넣으면서 막대로 저어 봅니다. 설탕은 어느 정도 녹지만 그 이상이 되면 아무리 오랫동안 저어도 쉽게 녹지 않고 바닥에 가라 앉습니다. 그렇게 용질의 한도에 이르게 되는 경우 더 이상 그 용액에 녹지 않습니다. 이처럼 일정한 온도에서 일정한 양만큼의 용질만이 용매에 녹고 더 이상 녹지 않는 용액을 포화용액 이라고 합니다. 알기 쉽게 볼 수 있는 포화용액은 새우젓에서 쉽게 볼 수 있습니다. 새우젓 내용물에서 살펴보시면보통 새우 75%, 소금 25% 정도 입니다. 소금의 포화용액의 농도는 26.3% 입니다. 새우가 전부 순수한 물이라 쳐도 거의 포화 용액에 가까운 상황이라고 볼 수 있습니다.
용해도
그리고 물질을 종류에 따라 녹는 양도 다릅니다. 같은 온도에서 같은 양의 물에 녹는 소금의 양과 설탕 모양이 각각 다릅니다. 25도의 물 100g에 소금은 36g 정도 먹지만 설탕은 약 200g 까지 녹습니다. 그래서 과학자들은 용액 100g에 녹을 수 있는 물질의 양이 얼마나 되는가를 그램 수로 나타내는 데 일을 용해도 라고 합니다. 이로써 용해도의 수가 높을수록 물질이 용액에 많이 녹으며 용해도의 수가 낮을수록 물질이 용액에 적게 녹는다는 것을 알 수 있습니다.
온도에 영향을 받는 용해도
용해도는 온도에도 영향을 받습니다. 온도가 높을수록 녹는 양은 증가 합니다. 하지만 소금은 온도가 높아져도 녹는 양에는 차이가 없습니다. 따라서 소금의 용해도는 매우 낮습니다. 용액은 각기 일정한 양만큼의 용질을 녹이면 더 이상 용질을 녹이지 않습니다. 용질이 녹아 있는 용액의 양과 녹아 있는 용질의 양을 알면 용해도를 구할수 있습니다.
용질과 용매
용해는 용질이 용매에 녹아 들어가는 것을 말하며, 일상 생활에서도 소금물, 설탕물처럼 많은 용액을 쓰고 있습니다. 액체 상태의 용액에는 액체+고체= 소금물, 액체+액체=식초, 액체+기체=사이다 등이 있습니다. 여기서 용질은 녹는 물질이며 용매는 녹이는 물질을 말합니다. 녹이는 물질과 녹는 물질의 구별이 어려울 때는 양이 많은 쪽을 용매로 생각하면 됩니다. 가령, 물 90g + 에탄올 10g일 때는 물을 용매이며 물 10g + 에탄올 90g일 때는 에탄올을 용매로 보면 되는 것 입니다.
포화상태와 불포화상태
어떤 물질을 용매에 녹일 때, 용질은 일정한 온도에서 용매 일정 질량에 대하여 어떤 한계까지만 녹는데, 이와 같은 용해 상태를 포화 상태라 하고, 용질이 포화 상태보다 적게 녹아 있는 경우를 불포화 상태라 합니다. 예를 들자면, 20도에서 물 100g에 소금은 36g까지만 녹는데 이 용액이 포화 용액이고, 같은 조건에서 소금을 30g 녹인 용액은 불포화 용액입니다.
흡열적 용해
어떤 온도에서 용해도는 포화 용액에서 용매 100g 속에 녹아 있는 용질의 질량(g)으로 나타냅니다. 고체의 용해도는 대개 온도가 높을수록 커집니다. 흡열적 용해라고 하며 찬물보다 더운 물에 설탕이 더 잘녹는 것처럼 이해하면 될 것 같습니다.
용해 평형
포화 상태의 용액에 용질을 더 넣어도 겉보기에는 더 이상 녹지 않는 것처럼 보입니다. 예를 들면, 어떤 온도에서 설탕물을 포화 용액으로 만들어 놓고 여기에 설탕을 더 넣으면 더 이상은 설탕이 녹지 않고 바닥에 가라앉아 있는 것처럼 보이게 됩니다. 하지만 이 설탕물에 흑설탕을 넣으면 설탕물의 색깔이 무색에서 점점 흑설탕의 색깔처럼 누렇게 변하는 것을 볼 수 있습니다. 이것이 용해 평형을 보여주는 증거입니다. 포화 용액에서도 용해와 석출이 계속되고 있다는 사실입니다.
포화용액, 설탕이 바닥에 가라앉는 이유 마무리
일반적으로 다음과 같이 소금물이 물에 녹는 과정을 나타낼 때 포화 용액은 용해 속도가 석출 속도와 같아서 겉보기에는 더 녹지 않는 것처럼 보이게 됩니다.
불포화 용액은 용해 속도가 석출 속도보다 빠른 것을 나타냅니다. 포화 상태의 용액에 용질을 더 넣어도 겉보기 에는 더 이상 녹지 않는 것처럼 보입니다. 하지만 포화 용액에서도 용해와 석출이 계속되고 있습니다.