개념 한 쪽
콜로이드의 친수성·소수성 여부는 용매와의 상호작용과 안정성에 직결된다고 정리한다. 응집 처리는 콜로이드 표면전하를 조절해 입자를 뭉치게 하는 과정이라고 설명한다. 콜로이드 성질을 판별하는 실험법이 실무에서 자주 출제된다고 언급한다.
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출제기준 단원 「물질이동」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 친수성 콜로이드 특성 판별 | 1 | 친수성 콜로이드의 안정성·틴달 효과·염 민감도 구분 |
| 응집 원리의 이해 | 1 | 응집 처리 시 전하 변화와 응집 발생의 인과 관계 판정 |
| 콜로이드 전하 및 실험 선택 | 1 | 전하 유무 확인을 위한 적절한 실험 방법 고르기 |
친수성 콜로이드는 물과 강한 친화력을 가지며 입자 표면에 용매화 막을 형성하여 안정적으로 분산된다고 기술한다. 이로 인해 입자와 용매 간 굴절률 차이가 작아 빛의 산란이 적고 틴달 효과가 약하게 나타난다고 설명한다. 또한 친수성 콜로이드는 전해질에 덜 민감하여 소량의 염으로 쉽게 응집되지 않는다고 밝힌다.
반대로 소수성 콜로이드는 물과 친화력이 약해 표면 전하에 의해 안정화되는 경우가 많고 입자가 비교적 커서 틴달 효과가 뚜렷하다고 정리한다. 소수성 콜로이드는 전해질(염)에 민감하여 소량의 전해질 첨가로 전하가 중화되면 쉽게 응집되어 침전한다고 설명한다.
응집 처리의 핵심 원리는 제타 전위 감소로 입자 간 반발력을 약화시키는 데 있다고 기술한다. 응집제나 전해질을 첨가하여 표면 전하를 중화하면 반데르발스 힘이 상대적으로 우세해져 입자들이 뭉치게 된다고 정리한다. 따라서 표면 전하를 증가시키는 조치는 응집의 원리와 반대된다고 밝힌다.
콜로이드의 전하 유무를 확인하는 실험법은 목적에 따라 달라진다고 설명한다. 전하의 직접 확인은 전기영동을 통해 전기장 아래 입자의 이동을 관찰하는 것이고 전해질 첨가 후 응집 여부를 보는 방식은 전하 중화에 의한 응집성을 간접적으로 평가하는 방법이라고 정리한다. 틴달 현상은 빛의 산란으로 입자 존재와 상대적 크기를 확인하는 데 사용된다고 밝힌다.
문제에서 친수성 콜로이드의 특징을 묻는다면 '용매화 막으로 안정적 분산, 틴달 효과 약함, 염에 덜 민감'을 기준으로 판단한다고 안내한다. 예컨대 "틴달 효과가 현저하다"는 설명이 있으면 친수성 콜로이드의 특성과 맞지 않으므로 오답으로 고른다고 설명한다.
전하 유무를 확인하는 실험을 고르는 문제에서는 전기영동을 정답으로 선택한다고 제시한다. 전기영동은 전기장 하에서 입자의 이동 방향과 속도를 관찰하여 전하의 존재와 극성을 직접 확인하는 방법이라고 설명한다. 반면 틴달 현상·삼투압·브라운 운동 관찰은 각각 광학적 성질·입자 수 또는 크기·무작위 운동 특성 확인에 사용된다고 정리한다.
소수성 콜로이드의 전하 판단에서는 전해질 첨가 후 응집 발생 여부를 관찰하는 방법이 적합하다고 권한다. 전해질에 의해 이온이 공급되면 표면 전하가 중화되어 입자들이 응집하므로 전하 유무와 안정성 민감도를 평가할 수 있다고 밝힌다.
친수성콜로이드의 특성과 가장 거리가 먼 것은?
정답 ③ · 친수성 콜로이드(hydrophilic colloid)는 분산매(물)와의 친화력이 매우 강해 용매화 막을 형성하여 안정화된 상태를 말하며, 주로 유기물이나 고분자 물질이 여기에 해당합니다. 친수성 콜로이드는 입자 크기가 작고 매질과 굴절률 차이가 적어 틴달(Tyndall) 현상이 현저하게 나타나지 않습니다.
친수성 콜로이드는 용매화 막 형성으로 틴달 효과가 약하다.
다음 중 응집처리시 응집의 원리와 가장 거리가 먼 것은?
정답 ④ · 문제는 응집 처리의 기본 원리와 거리가 먼 것을 묻고 있다. 응집 과정은 콜로이드 입자의 표면 전하를 중화하거나 제타 전위를 감소시켜 입자 간 전기적 반발을 줄이고, 반데르발스력 등 약한 인력으로 입자들이 결합하도록 유도하는 것이다.
응집 처리는 콜로이드 입자의 전하를 중화시켜 안정성을 깨뜨리는 과정이므로, 표면 전하를 증가시키는 것은 원리에 반합니다.
친수성 콜로이드에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 친수성 콜로이드(예: 단백질, 전분 등)는 입자 표면에 물 분자가 결합하여 용매화 막을 형성하므로 표면장력이 용매보다 약간 낮으며, 틴들 현상이 약합니다. 소량의 전해질을 가해도 쉽게 응집되지 않으며 재생이 쉬운 특성을 가집니다.
친수성 콜로이드는 전해질(염)에 덜 민감하여 응집이 어렵고, 염에 매우 민감한 것은 소수성 콜로이드의 특징입니다.
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