전해질과 비전해질 수용액

전해질과

비전해질 수용액

■ 극성을 띠는 물

자연계를 구성하는 물질들은 원자라는 기본 입자로 이루어져 있습니다. 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 물을 예를 들어 보면 물속에는 물 분자로 되어 있으며, 물 분자를 쪼개 보면 수소 원자 두 개와 산소 원자 한 개로 나누어질 수 있습니다. 원자는 원자핵과 중성자, 전자로 이루어져 있는데, 원자핵은 (+)전하, 전자는 (-)전하, 중성자는 전기적으로 중성입니다. 원자핵과 전자의 전하량이 각각 같기 때문에 원자는 전기적으로 중성입니다.

그럼 물 분자의 구조를 살펴봅시다. 가운데의 산소 원자를 기준으로 양쪽에 수소 원자가 하나씩 혹처럼 달려있으며, 수소 원자-산소 원자-수소 원자 사이의 각도는 약 104.5°로 V자 모양을 띠고 있습니다. 원자 각각은 전기 음성도가 다른데 수소 원자의 전기 음성도에 비해 산소 원자의 전기 음성도가 월등히 높습니다. 따라서 산소 원자가 수소 원자보다 전자를 더 세게 끌어당기며, 물 분자는 산소 원자를 가운데 두고 두 개의 수소 원자와 각각 결합하고 있으므로 산소 원자는 부분적으로 (-)전하를 띠고, 수소 원자는 부분적으로 (+)전하를 띠게 됩니다. 즉, 물 분자는 극성을 띠게 됩니다.

▲ 물 분자의 구조(출처: 에듀넷)

■ 전해질과 비전해질

두 개 이상의 물질이 골고루 섞여 있는 것을 ‘용액’이라고 합니다. 이 중 녹이는 물질을 ‘용매’, 녹는 물질을 ‘용질’이라고 합니다. 차를 마실 때 차는 용매, 각설탕은 용질이 됩니다. 그 중에서도 물이 용매가 되는 용액을 수용액이라고 하며, 순수한 물은 전기 전도도가 없습니다.

수용액은 두 가지 상태로 구분 가능합니다. 수용액 상태에서 전기가 흐르는 것과 전기가 흐르지 않는 것으로 나뉩니다. 고체 상태의 용질은 전기를 통하지 않더라도 일부 수용액의 경우 (+)와 (-)전극을 담갔을 때 전류가 흐르는 경우를 관찰할 수 있는데, 이와 같이 수용액 상태에서 전극을 담갔을 때 전류가 흐르는 물질을 ‘전해질’, 전류가 흐르지 않는 물질을 ‘비전해질’이라고 합니다.

주변의 물질들이 전해질인지 비전해질인지는 간단한 실험을 통해서 확인할 수 있습니다. 수용액을 만든 후 전원 장치와 전구 그리고 수용액을 연결해 전구가 켜진다면 바로 전류가 흐르는 물질인 전해질이 되는 것입니다. 염화나트륨(NaCl), 브롬화칼륨(KBr), 질산칼륨(KNO3), 황산(H2SO4), 아세트산(CH3COOH) 등은 수용액 상태에서 전류가 흐르는 전해질에 해당합니다. 그리고 설탕, 에탄올, 포도당, 자동차 부동액 등은 수용액 상태에서 전류가 흐르지 않는 비전해질에 해당합니다.

▲ 전해질 용액과 비전해질 용액(출처: 에듀넷)

[자료출처: 에듀넷]