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◎ 미리생각해보기

소금은 뜨거운 물과 차가운 물 중 어느 물에 많이 녹을까요?

⇒ 소금은 뜨거운 물에 많이 녹습니다. 그 이유는 소금이나 설탕 등의 일반적인 고체는 온도가 높을 때 용해도가 증가하기 때문에 많이 녹게 됩니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변 지역을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

용해도 알아보기 실험은 5인 1조 실험입니다.

이번 실험에 필요한 재료들을 확인해주세요.

실험 전 실험보고서를 꼭 읽어주세요.

실험 전 선생님이 뜨거운 물과 차가운 물(얼음물)을 준비해주세요.

뜨거운 물을 사용할 때 데이지 않도록 주의하세요.

5명의 학생이 각각의 고체 물질을 한 개씩 맡아 실험합니다.

고체 물질을 녹일 때 조금씩 넣어서 녹여주세요.

1. 라벨지에 5가지 고체 물질의 명칭을 2개씩 씁니다.	2. 실험과정 ①번에서 쓴 라벨지를 바이알과 종이컵에 붙입니다.

◎ 실험방법

3. 각각의 종이컵에 뜨거운 물을 붓고 5가지 용질을 조금씩 넣어 최대한 녹입니다. 그리고 남아있는 고체 물질과 남지 않는 고체 물질을 확인합니다. (주의! 뜨거운 물의 양은 비이커 눈금으로 약 25ml(약 20g) 정도입니다.)	4. 녹인 용액을 각각 바이알에 붓습니다.

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

5. 넓은 용기에 차가운 물이나 얼음물을 넣고 바이알을 담급니다. 그리고 약 1~2분 정도 지난 후 바이알 안을 관찰합니다.	6. 보고서를 작성하고 선생님의 설명을 들은 후 도안의 문제를 풀어보세요.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 실험과정 ③번에서 남아 있는 물질과 남지 않는 물질은 무엇인가요? 또, 가장 많이 남아 있는 물질은 어떤 것인가요?

∙ 남아 있는 물질 : 염화칼륨, 염화나트륨, 붕산

∙ 남아 있지 않은 물질 : 질산칼륨, 질산나트륨

∙ 가장 많이 남아 있는 물질 : 붕산

2. 실험과정 ⑤번에서 결정이 석출된 물질과 석출되지 않는 물질은 무엇인가요? 또, 가장 많이 석출된 물질은 어떤 것인가요?

∙ 석출된 물질 : 질산칼륨, 염화칼륨, 붕산

∙ 석출되지 않는 물질 : 질산나트륨, 염화나트륨

∙ 가장 많이 석출된 물질 : 질산칼륨

3. 실험결과가 왜 그런지 이야기 해보세요.

∙ 물질마다 용해도가 다르기 때문에 나타나는 현상입니다.

∙ 보통 우리가 사용하는 정수기의 뜨거운 물의 온도를 80℃라 가정하면 물 100g 최대로 녹일 수 있는 양은 [질산칼륨 169g, 질산나트륨148g, 염화칼륨 51.1g, 염화나트륨은 38.4g, 붕산은 23.5g]이 정도 최대로 녹게 됩니다. 우리가 사용하는 물의 양은 약 20g 정도이므로 [예) 168 : 100 = x : 20 (질산칼륨)] 식에 의해서 [질산칼륨 33.8g, 질산나트륨 29.6g, 염화칼륨 10.22g, 염화나트륨 7.68g, 붕산 4.7g]이 정도 최대로 녹게 됩니다. 질산칼륨과 질산나트륨은 불포화 상태[용매에 용질이 용해도보다 적게 녹아 있는 상태]로 더 녹을 수 있지만, 염화나트륨과 붕산은 과포화 상태[용매에 용질이 용해도보다 많이 녹아있는 상태]로 전부 녹지 않게 됩니다. 수치상으로 보면 염화칼륨도 불포화 상태로 보이지만, 염화칼륨은 물에 녹을 때 흡열반응이 일어나 물의 온도를 낮춰 용해도가 낮아지게 되어 전부 녹지 않게 됩니다.

∙ 정수기의 냉수 온도를 20℃로 가정하고 냉각시켰을 때 위의 식과 마찬가지로(표 참고) 물 20g에 [질산칼륨 6.32g, 질산나트륨 17.6g, 염화칼륨 6.8g, 염화나트륨 7.2g, 붕산 0.98g]이 정도 최대로 녹을 수 있습니다. 그래서 질산칼륨과 염화칼륨, 붕산은 처음에 녹아있던 양과 냉각시킨 온도에서 녹을 수 있는 양의 차이만큼 결정이 석출되는 것입니다.

◎ 원리이해

1. 용해도

⇒ 용해도란 일정한 온도에서 용매 100g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 g수입니다. 용해도는 온도 ∙ 용매와 용질의 종류에 따라 다르고 물질에 따라 고유한 값을 가지므로 물질의 특성이 됩니다. 그래서 용해도를 나타낼 때 용매와 용질의 종류 및 용매의 온도와 함께 표시해야 합니다. 산소 등과 같은 기체는 온도가 낮고 압력이 높을수록 용해도가 큽니다. 이러한 용해도에 관련된 현상은 일상생활에서 쉽게 볼 수 있습니다. 설탕이나 소금을 녹일 때 뜨거운 물에 녹이는 것과 탄산음료를 보관할 때 밀봉상태로 냉장 보관하는 것이 대표적인 예입니다.

어떤 고체 물질의 용해도가 물 100℃에서 100, 물 20℃에서 50이라고 가정하였을 때, 100℃의 물 100g에 고체 물질 100g을 녹이고 20℃로 냉각시키면 [석출되는 용질의 양 = 처음 녹아 있던 용질의 양 - 냉각시킨 온도에서 녹을 수 있는 용질의 양]의 식에서 50g의 고체 물질이 석출 됩니다.

<몇 가지 고체 물질의 용해도 [물 100g에 용해되는 용질의 g수]>
물질온도	0℃	20℃	40℃	60℃	80℃	100℃
질산나트륨	73.0	88.0	104	124	148	180
질산칼륨	13.3	31.6	63.9	110	169	247
염화나트륨	35.7	36.0	36.6	37.3	38.4	39.1
염화칼륨	27.6	34.0	40.0	45.5	51.1	56.7
붕산	2.8	4.9	8.9	14.9	23.5	38.0

학습목표

온도에 따른 물질의 용해도에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

소금은 뜨거운 물과 차가운 물 중 어느 물에 많이 녹을까요?

◎ 미리생각해보기

바이알 5개, 질산칼륨 1개, 염화칼륨 1개, 염화나트륨 1개,  붕산 1개, 종이컵(소) 5개, 하드스틱 5개, 넓은용기 1개, 도안 1매, 플라스틱비이커, 라벨지

(※ 직접 준비하세요 : 펜, 뜨거운 물, 차가운 물 또는 얼음물)

◎ 실험준비물

1. 실험과정 ③번에서 남아있는 물질과 남지 않은 물질은 무엇인가요? 또, 가장 많이 남아있는 물질은 어떤 것인가요?

2. 실험과정 ⑤번에서 결정이 석출된 물질과 석출되지 않는 물질은 무엇인가요? 또, 가장 많이 석출된 물질은 어떤 것인가요?

3. 실험결과가 왜 그런지 이야기 해보세요.

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점