고체 상태

【4】 고체 상태

[1] 결정과 비결정 고체

1. 비결정성 고체

불규칙적으로 입자가 배역되어 있어 열을 받으면 약하게 결합된 부분부터 녹기 시작한다. 따라서 부분적으로 녹는 온도차가 생겨 일정한 녹는점이 없다.

예) 유리, 합성수지

2. 결정성 고체

입자가 규칙적으로 일정한 결정 격자를 이루며 배열되었어 녹는점이 일정하다.

표 3 결정의 종류와 그 예
결정의 종류	결합의 종류	구 성 단 위	예
원자 결정	공유결합	원 자
분자 결정	공유결합	분 자
이온 결정	이온결합	양이온, 음이온
금속 결정	금속결합	금속양이온, 자유전자	Hg을 제외한 모든 금속

[2] 결정 격자의 종류

1. 단순 입방 격자

정육면체의 각 꼭지점에 1개의 입자가 배열되어 있다.

예)

2. 면심 입방 격자

정육면체의 각 꼭지점과 각 면의 중심에 1개의 입자가 배열되어 있다.

예)

3. 체심 입방 격자

정육면체의 각 꼭지점과 정육면체의 무게 중심에 1개의 입자가 배열되어 있다.

예)

4. 육방 밀집 격자

육각 기둥의 각 꼭지점에 1개씩, 위와 아래의 육각형의 중심에 1개씩, 육각 기둥 내에 3개의 입자가 배열되어 있다.

그림 10 금속 결정 구조

예)

[3] 고체의 승화와 융해

1. 몰 융해열

고체 상태의 물질 1mol을 완전히 액체로 만드는데 필요한 열량

몰 융해열은 입자간의 인력이 클수록 크다.

2. 승화

고체(기체) 상태의 물질이 액체를 거치지 않고 바로 기체(고체)로 되는 현상

분자간의 인력이 약한 분자성 결정이 많다.

[4] 액정

대부분의 결정성 고체는 녹는점 이상으로 가열하면 쉽게 액체로 변한다. 그런데 이와는 달리 쉽게 액체로 되지 않는 물질이 있다. 이러한 물질은 입자 배열이 완전히 규칙적인 상태와 완전히 무질서한 액체 상태 사이에 또 다른 상이 있다. 이러한 상은 긴 사슬 구조의 분자를 가진 물질에서 자주 관찰된다.

분자들이 같은 방향을 하고 같은 공간의 평면에 놓여 있으나 평면 안에서의 배열이 불규칙하다. 이것은 액체 보다 좀더 규칙적이나 참 결정은 아니고 액체 상태처럼 입자의 배열이 완전히 무질서한 상태는 아니다.

이와 같이 부분적인 입자의 배열이 불규칙적인 물질을 액정이라 한다. 어떤 물질은 액체 상태에서 전기장을 걸어 주면 액정상이 되고 전기장을 제거하면 액체로 되돌아간다. 이러한 성질을 이용하여 디지털 시계, 휴대용 계산기 등의 표시 장치에 쓰인다.

【5】 용해와 용해도

[1] 용해와 용액

1. 용해의 원리와 용해의 조건

(1) 용해의 원리

용액은 녹이는 물질인 용매와 녹는 물질인 용질로 구성되어 있다.

용해란 용질의 입자를 용매의 입자가 잡아당겨 용질-용질간의 인력을 감소시켜 용질의 입자를 떼어놓아 서로 섞이는 것

(2) 용해의 조건

(용질-용질)간의 인력 ≤ (용질-용매)간의 인력

전해질 : 물에 녹아 이온을 만드는 물질

비전해질 : 물에 녹아도 이온을 만들지 않는 물질

수화 : 전해질의 이온이 물분자에 둘러싸이는 현상

표 4 용액의 종류와 특성
구 분	농 도	비 고
불포화용액	용질이 최대로 녹을 수 있는 양보다 적게 녹아있는 용액	더 녹일 수 있다.
포화용액	용질이 최대로 녹을 수 있는 양보다 만큼 녹아있는 용액	더 이상 녹일 수 없으며 더 이상 넣으며 고체로 가라앉는다.
과포화용액	용질이 최대로 녹을 수 있는 양보다 많이 녹아있는 용액	더 넣어도 녹지 않고 외부의 자극에 의해 포화상태 이상으로 녹은 양이 고체로 석출된다.

그림 11 용해도 곡선