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문제 정의
- – 같은 양의 염화나트륨과 붕산이 섞인 혼합물을 더운 물에 모두 녹인 다음 냉각시킬 때 석출되는 것은 무엇인지 용해도 곡선을 이용하여 설명해보자.
- 26,27 즉, 위에서 제시한 용해침전 평형 외에 다른 평형이 존재하거나, 용해도가 아주 낮은 염이 아니면 활동도와 몰 농도를 동일하다고 간주할 수 없기 때문이다. 공통 이온 효과나 이온들의 가수분해, 착이온 형성 등과 같은 다른 평형이 존재하는 경우는 대부분의 일반화학 교재에서 그 예를 다루고 있으므로 여기서는 다른 평형은 없다고 간주하고 이온쌍 형성 평형과 이온 세기에 따른 활동도 계수의 변화에 대해서만 논의 하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 두 가지 염이 함께 물에 녹을 때의 용해도와 관련하여 왜 이러한 의문을 가지게 되었는지, 또 이 의문에 대한 해답이 교과서에 설명되어 있는지 알아보기 위하여 중 · 고등학교 교과서와 대학 교재 내용을 조사해 보고자 한다. 그리고 예비 교사인 사범대학생들의 이해정도를 알아보고, 이와 관련된 이론을 통하여 설명의 가능성과 설명의 한계에 대해 고찰해 봄으로써 교사들의 의문점을 해소하는데 도움을 주고자한다. 아울러 염화나트륨과 질산칼륨을 사용하여 한 염만 물에 녹을 때와 다른 염과 함께 녹을 때 용해도가 얼마나 달라지는지 실제 실험을 통해 알아보고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 두 가지 염이 함께 물에 녹을 때의 용해도와 관련하여 왜 이러한 의문을 가지게 되었는지, 또 이 의문에 대한 해답이 교과서에 설명되어 있는지 알아보기 위하여 중 · 고등학교 교과서와 대학 교재 내용을 조사해 보고자 한다. 그리고 예비 교사인 사범대학생들의 이해정도를 알아보고, 이와 관련된 이론을 통하여 설명의 가능성과 설명의 한계에 대해 고찰해 봄으로써 교사들의 의문점을 해소하는데 도움을 주고자한다.
- 두 가지 염이 동시에 용해될 경우 용해도의 예측이 쉽지 않음을 앞에서 살펴보았다. 따라서 실제 실험을 통하여 용해도를 직접 측정해 봄으로써 한 용질의 존재가 다른 용질의 용해도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 실험 결과를 정리한 Table 2를 보면 물 100 g에 NaCl만 높은 온도에서 완전히 녹인 후 25 ℃에서 이틀 정도 방치했을 때 35.
- 그리고 예비 교사인 사범대학생들의 이해정도를 알아보고, 이와 관련된 이론을 통하여 설명의 가능성과 설명의 한계에 대해 고찰해 봄으로써 교사들의 의문점을 해소하는데 도움을 주고자한다. 아울러 염화나트륨과 질산칼륨을 사용하여 한 염만 물에 녹을 때와 다른 염과 함께 녹을 때 용해도가 얼마나 달라지는지 실제 실험을 통해 알아보고자 한다.
- 앞서 예비 교사들의 이해 조사에 사용한 문항을 생각해보자. NaCl으로 이미 포화되 어 있는 수 용액에 KNO3이 녹아들어간다면 순수한 물에 녹을 때와는 용액의 환경이 다르므로 용해도가 달라지게 될 것이다.
- 그리고 Masterton과 Hurley 교재16의 경우에는 기체 평형에서 평형상수를 반응물과 생성물의 부분 압력의 비로 표현하였지만 실제로는 활동도의 비로 나타내어야 한다고 언급하였다. 여기서도 활동도를 구성 성분의 부분 압력을 표준 압력으로 나눈 것이라고만 소개하여 활동도의 개념을 제대로 도입한 것은 아니며 단지 평형 상수의 단위가 없음을 설명하기 위한 것이었다. Atkins와 Jones 교재13의 경우에는 화학 평형에서 평형 상수를 활동도로 나타내는 것을 제시하긴 했으나 여기서도 활동도의 개념을 정식으로 도입하지는 않았다.
- 예비 교사들의 이해 조사에 사용된 사례에 대해 실제 실험을 통해 다른 염의 존재에 의해 용해도가 얼마나 변화하는지 알아보고자 하였다. 염화나트륨과 질산칼륨에 대해 각각 한 가지만 물에 녹을 때의 용해도를 측정하고, 또한 다른 염으로 포화된 용액에 대한 용해도를 각각 측정하여 그 결과를 비교하였다.
- 여기에 전자저울로 원하는 질량만큼 측정한 염을 넣고, 물의 증발을 막기 위해 삼각 플라스크의 입구를 parafilm으로 봉한 다음 자력 교반기를 작동하여 용해시키고자 하였다. 처음에는 용해도보다 1~2 g 정도 적은 양의 염을 넣고 완전히 녹으면, 0.2 g 정도씩 계속 추가해가면서 용해도를 알아내고자 하였다. 그런데 이렇게 하면 한 번의 실험으로 용해도를 결정할 수 있으나, 용해도 근처에서는 염을 녹이는데 시간이 많이 걸리므로 어느 정도의 시간 동안 녹지 않으면 안 녹는 것으로 간주해야 하는지 판단하기가 어려웠다.
- 한 가지 염만 물에 녹을 때와 두 가지 염이 동시에 물에 녹을 때 각 염의 용해도에 차이가 있는지, 있다면 그 이유는 무엇인지에 대한 예비 교사들의 이해 정도를 알아보기 위하여 서울 지역 사범대학 화학교육 전공 4학년 학생 23 명을 대상으로 지필 검사를 실시하였다. 4학년 학생들을 선택한 이유는 이들이 일반화학과 물리화학의 열역학 부분을 모두 이수한 학생들이기 때문이 며, 검사는 1학기 중간에 실시하였다.
- 분석 관점 3. 한 가지 염만 용해될 때와 두 가지 염이 동시에 용해될 때 용해도에 차이가 있음을 제시하는가?
- 한 염의 물에 대한 용해도가 다른 염의 존재에 의해 달라지는 염 효과에 대한 초 · 중등학교 학생들과 교사들의 이해 정도가 낮다는 선행연구3,10-12의 결과에 대해 그 원인을 알아보고자 중등학교 교과서와 대학교 교재 내용을 조사하였다.
가설 설정
- (1) 가열한 혼합 용액을 서서히 냉각시킬 때 결정이 생기기 시작하는 온도는 몇 ℃인가?
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.