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학습자료/과학

용액의 진하기 비교

대한민국 교육부 2016. 1. 5. 11:08

용액의 진하기 비교



■ 아라비아 반도 북서쪽 사막 한가운데 있는 호수, 사해 

Q. 사해에서는 물속에서 팔을 젓지 않고 가만히 있어도 물에 뜨기 때문에 누구나 수영을 할 수 있습니다. 어떻게 이런 일이 가능할까요?


▲ 사해 바다의 진기한 풍경(출처: 에듀넷)


A: 사해에서 가만히 있어도 물에 뜨는 이유는 사해의 염분의 농도가 굉장히 높기 때문입니다. 사해는 지중해의 바닷물이 넘쳐서 갇힌 물로 인해 생긴 호수입니다. 주변의 요르단 강에서 물이 흘러들어 오지만 수면이 낮아 물이 다른 곳으로 빠져 나가지 못합니다. 또한 건조한 기후로 인하여 많은 양의 수분이 증발되므로 들어오는 물의 양에 비해 증발되는 물의 양이 많아 염분의 농도가 점점 높아지는데 보통의 바닷물의 염분의 농도는 평균 5%이지만 사해는 약 26~33% 정도로 일반 바닷물의 여섯 배가 넘습니다.



Q. 사해의 염분의 농도가 높은 것과 사람이 물에 둥둥 뜨는 것과는 어떤 관계가 있나요?

▲ 용액의 색상 비교(출처: 에듀넷)


A: 대부분의 용액에는 부력이 있습니다. 무거운 용액일수록 부력이 커지게 됩니다. 무겁다는 것은 녹아 있는 용질의 양이 많다는 것으로 염분의 농도가 높은 사해의 부력은 매우 클 것입니다. 그렇기 때문에 사람의 몸이 둥둥 뜨게 되는 것이죠. 그럼 간단한 실험을 통해 알아볼까요?


용액의 진하기를 비교할 수 있는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 대표적으로 색깔을 비교하는 방법, 맛을 비교하는 방법, 물체가 뜨는 정도를 비교하는 방법이 있습니다.


흑설탕물과 같이 색깔이 있는 용액의 경우는 색깔의 진한 정도를 보고 용액의 진하기를 알 수 있습니다. 소금물, 설탕물과 같이 먹을 수 있는 용액의 경우는 맛을 보고 짜거나 단 정도에 따라 용액의 진하기를 비교할 수 있습니다. 하지만 색깔이 없고 먹을 수 없는 용액의 경우에는 물체가 뜨는 정도를 보고 용액의 진하기를 비교하여야 합니다. 물체는 용액의 진하기에 따라 뜨는 정도가 달라지기 때문입니다. 이 때 용액에 띄우는 물체는 방울 토마토, 메추리알 등과 같이 용액의 진하기에 따라 가라앉고 뜨는 정도가 쉽게 달라지는 물체를 사용해야 합니다. 다양한 진하기의 용액에 물체를 넣어 보면 용액의 진하기가 진할수록 물체가 더 잘 떠오르게 됩니다.

 

[ 용액의 진하기에 따라 다른 방울토마토의 위치 ]

▲ 소금 1숟가락(출처: 에듀넷)


▲ 소금 10숟가락(출처: 에듀넷)


▲ 소금 40숟가락(출처: 에듀넷)


이처럼 물체를 농도가 진한 용액에 넣었을 때 둥둥 뜨는 것과 마찬가지로 사해의 염분의 농도가 매우 높기 때문에 사람도 둥둥 뜰 수 있게 되는 것입니다. 사람이 뜰 수 있을 정도로 염분의 농도가 높은 사해는 염생 식물과 세균을 제외하고는 생물이 살 수가 없어 죽음의 호수가 되었습니다. 사해(Dead Sea)라는 이름도 여기서 생겨나게 되었습니다.



Q. 일상생활에서도 용액의 진하기에 따라 물체의 뜨는 정도를 확인해볼 수 있나요?

A: 네, 우리는 장을 담글 때 적당한 진하기의 소금물에 메주를 넣어야 맛있는 장을 만들 수 있습니다. 이 때 소금물의 진하기를 알기 위하여 달걀이 소금물에 뜨는 정도를 이용합니다. 소금물에 달걀을 띄웠을 때 달걀이 동전 모양만큼 떠오르면 소금물의 진하기가 적당한 것입니다. 만약 달걀 뜨지 않고 물 속에 잠겨 있다면 소금을 더 넣어 소금물을 더 진하게 만들어 주고 달걀이 많이 떠오르면 물을 넣어 소금물을 덜 진하게 만들어야 합니다.


또, 모내기를 하기 전에 좋은 볍씨인지 확인해 보기 위하여 소금물에 볍씨를 넣어 봅니다. 좋은 볍씨는 속이 꽉 차 있기 때문에 가라앉아 있지만 속이 빈 볍씨들은 소금물에 위에 뜨게 되므로 물에 가라앉은 좋은 볍씨들만 골라 사용합니다.


▲ 볍씨 골라내기(출처: 에듀넷)



Q: 정확한 수치로 용액의 농도를 알 수는 없나요?

A: 정확한 수치로 용액의 농도를 나타내는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 용액 100g 속에 녹아 있는 용질의 g수를 나타내는 퍼센트(%) 농도가 있습니다. 설탕물 100g 속에 설탕이 10g 녹아 있다면 10%로 나타냅니다. 주로 식품의 함량을 나타낼 때 퍼센트 농도를 많이 사용합니다. 용액 1000g 속에 녹아 있는 용질의 g수를 나타내는 퍼밀(‰)이 있습니다. 설탕물 1000g 속에 설탕이 45g 녹아 있다면 45‰로 나타냅니다. 퍼밀은 용액에 녹아 있는 용질의 양이 적을 때 사용합니다. 농도를 백만(1000000)에 대한 비율로 나타내는 피피엠(ppm)도 있습니다. 수질 오염도나 대기 오염도와 같이 매우 적은 양의 용질을 나타낼 때 사용합니다.



[자료출처: 에듀넷]



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