4-2-3. 삼투 현상
여러분은 어머니가 겨울에 김장 담글 때
배추를 소금으로 절이는 것을 본 적이 있을 것입니다.
절인 배추는 절이기 전보다 쪼글 쪼글해집니다.
이것은 배추에 들어 있는 수분이
소금 때문에 밖으로 빠져 나왔기 때문인데,
이런 현상을 삼투 현상이라 합니다.
오늘은 삼투 현상에 대해서 공부합니다.
어떤 막은 물 분자는 통과하지만
용질 입자는 통과시키지 않는 성질을 가집니다.
이와 같이 입자를 선택적으로 통과시키는 막을
반투막이라 하는데, 예를 들면 생물의 세포막이나,
달걀 속껍질, 방광막 따위가 바로 그것입니다.
위 그림에서 설탕 분자는 반투막을 통과하지 못하지만
물 분자는 통과할 수 있으므로
물에서 설탕물 쪽으로 알짜 흐름이 생겨
액면에 차이가 생기는데, 이 차이가 삼투압에 해당합니다.
이 차이는 온도, 농도에 따라서도 달라지는데
이 현상은 반트 호프 법칙이라 하여 다음과 같습니다.
p = CRT (p : 삼투압, C : 몰농도, R : 기체 상수, T : 절대 온도)
온도가 높을수록, 농도가 진할수록
삼투압이 높아 액면의 차이가 더 크게 벌어집니다.
p = CRT에서 몰 농도 C는 n(mol)/V(L) 이고,
몰수 n 은 질량 w 를 분자량 M 으로 나눈 값이므로
대입하여 정리하면 pV = nRT = wRT/M 입니다.
이 식은 앞에서 공부한
이상 기체의 상태 방정식 PV = nRT 와 일치하죠?
이것은 기체가 나타내는 압력이
용기벽에 부딪친 기체 분자에 의해서 생긴다는 점에서
그림 오른쪽의 가운데에 있는 반투막에 미치는
용질 분자에 의한 삼투압과 본질적으로 같다는 것을 보여줍니다.
따라서 위 식을 이용하면 M = wRT/pV 로부터 용질의 분자량을 알 수 있죠.
이런 성질로부터 고분자
(대개 분자량이 10000 이상인 경우의 분자를 가리킵니다)의
분자량 측정에 삼투압을 이용합니다.
이번 시간에는 간단한 공식 pV = nRT를 외우고
그 의미를 파악하면 됩니다.
이상 기체의 상태 방정식과도 모양이 똑같으니까
어려울 건 없겠죠?