물질의 특성: 밀도·용해도·끓는점·녹는점
중학교 과학 '물질의 특성' 단원에서 계산 문제가 나오는 밀도와 용해도, 그래프 해석이 나오는 끓는점·녹는점을 한 페이지에 정리했습니다.
물질의 특성이란?
물질의 특성은 그 물질만이 가지는 고유한 성질로, 양(질량·부피)에 관계없이 일정합니다. 그래서 물질을 구별하는 기준이 됩니다.
| 물질의 특성 O | 물질의 특성 X |
|---|---|
| 밀도, 용해도, 끓는점, 녹는점(어는점), 색깔, 냄새, 맛 | 질량, 부피, 길이, 온도 |
1. 밀도
- 같은 물질이면 양이 달라도 밀도는 같습니다.
- 밀도가 큰 물질은 아래로, 작은 물질은 위로 갑니다. 물(약 1 g/cm³)보다 밀도가 작은 물체는 물에 뜹니다.
- 기체의 밀도는 온도와 압력에 따라 크게 달라집니다. 온도가 높아지면 부피가 커져 밀도가 작아집니다.
예) 질량 54 g, 부피 20 cm³인 금속의 밀도: → 알루미늄과 같은 값
| 물질 | 밀도 (g/cm³, 대략값) |
|---|---|
| 얼음 | 0.92 |
| 물 (4°C) | 1.00 |
| 알루미늄 | 2.7 |
| 철 | 7.9 |
| 구리 | 8.9 |
| 수은 | 13.6 |
| 금 | 19.3 |
2. 용해도
용해도는 일정한 온도에서 용매 100 g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 g수입니다.
- 포화 용액: 용질이 최대로 녹아 더 녹지 않는 용액
- 고체의 용해도는 대체로 온도가 높을수록 커집니다. (질산 칼륨은 크게 증가, 염화 나트륨은 거의 변하지 않음)
- 기체의 용해도는 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 커집니다. 탄산음료를 따면 거품이 나는 것은 압력이 낮아져 이산화 탄소가 빠져나오기 때문입니다.
석출량 계산
예) 어떤 고체의 용해도가 60°C에서 110, 20°C에서 32일 때, 60°C 물 200 g에 포화시킨 용액을 20°C로 식히면 석출되는 양은
용해도는 물 100 g 기준입니다. 문제에서 물이 50 g, 200 g이면 반드시 비율을 곱하세요.
3. 끓는점과 녹는점(어는점)
| 구분 | 뜻 | 특징 |
|---|---|---|
| 끓는점 | 액체가 끓어 기체가 되는 온도 | 외부 압력이 높을수록 높아짐 (압력솥), 양과 관계없이 일정 |
| 녹는점 | 고체가 녹아 액체가 되는 온도 | 순물질은 녹는점 = 어는점 |
| 어는점 | 액체가 얼어 고체가 되는 온도 | 녹는점과 같은 온도 |
- 물질의 양이 많으면 끓는점에 도달하는 시간은 길어지지만 끓는점 자체는 같습니다.
- 가열 곡선에서 온도가 일정하게 유지되는 수평 구간이 녹는점·끓는점입니다. 이 구간에서 가한 열은 상태 변화에 쓰입니다.
4. 순물질과 혼합물 구별
| 구분 | 순물질 | 혼합물 |
|---|---|---|
| 예 | 물, 산소, 금, 소금(염화 나트륨) | 소금물, 공기, 우유, 합금 |
| 끓는점·녹는점 | 일정 | 일정하지 않음 (성분 비율에 따라 달라짐) |
| 가열 곡선 | 수평 구간이 뚜렷함 | 수평 구간이 뚜렷하지 않음 |
소금물은 순수한 물보다 끓는점이 높고 어는점이 낮습니다. 겨울철 도로에 염화 칼슘을 뿌리는 이유입니다.
5. 물질의 특성을 이용한 분리
| 이용하는 특성 | 분리 방법 | 예 |
|---|---|---|
| 끓는점 차이 | 증류 | 물과 에탄올, 원유의 분리 |
| 밀도 차이 | 분별 깔때기, 키질 | 물과 식용유, 좋은 볍씨 고르기(소금물) |
| 용해도 차이 | 재결정 | 불순물이 섞인 질산 칼륨 정제 |
| 이동 속도 차이 | 크로마토그래피 | 잉크 색소, 운동선수 도핑 검사 |
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중학교 과학 '물질의 특성' 단원 기준. 밀도 값은 대략값이며 교과서마다 제시하는 값과 단원 순서가 조금 다를 수 있습니다.
자주 묻는 질문
- 밀도 구하는 공식은?
- 밀도 = 질량 ÷ 부피 입니다. 단위는 g/cm³ 또는 g/mL를 씁니다.
- 용해도란 무엇인가요?
- 일정한 온도에서 용매 100 g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 g수입니다. 고체는 대체로 온도가 높을수록, 기체는 온도가 낮고 압력이 높을수록 용해도가 큽니다.
- 석출량은 어떻게 계산하나요?
- (높은 온도의 용해도 − 낮은 온도의 용해도) × (물의 질량 ÷ 100)으로 구합니다.
- 질량과 부피가 물질의 특성이 아닌 이유는?
- 질량과 부피는 물질의 양에 따라 달라지므로 물질을 구별하는 기준이 될 수 없습니다. 밀도처럼 양과 관계없이 일정한 값만 물질의 특성입니다.
이 개념 문제로 확인하기
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