

인터넷이 안될 때
세상에서 가장 값진 운동화(4분 56초))

• 결정과 비결정에 대하여 설명할 수 있다.
• 고체의 융해와 승화에 대하여 설명할 수 있다.


다음의 물질을 구성하는 입자들의 배열 그림을 보고, 고체의 특징을 탐구해보자.

그림 Ⅱ-17 결정을 이루고 있는 입자의 규칙적인 배열

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결정(crystal) 또는 결정성 고체
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액체를 서서히 냉각하면 입자들이 규칙적으로 배열을 한다.
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수정, 다이아몬드, 소금 등과 같이 입자들이 규칙적으로 배열되어 일정한 모양을 이루고 있는 고체
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비결정
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온도를 빠르게 냉각하면 입자들이 무질서한 상태로 배열한다
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유리, 플라스틱, 아교 등과 같이 액체 상태에서 고체로 굳을 때 그 어는점이 분명하지 않아 결정을 이루지 못한 물질
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입자들이 불규칙적으로 배열되어 있는 고체

그림 Ⅱ-18 결정과 비결정의 SiO2
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(가)와 같이 결정은 구성 입자 사이의 결합력이 모두 같으므로 녹는점이 일정
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나)와 같은 비결정은 구성 입자들이 불규칙하게 배열되어 있기 때문에 열을 받으면 약하게 결합되어 있는 부분부터 차례로 끊어지므로 녹는점
이 일정하지 않다
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다이아몬드나 수정과 같은 결정성 고체에 빛을 비추면 수평과수직의 방향에 따라 굴절이나 반사가 다르게 나타난다.
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유리와 같은 비결정성 고체는 어느 방향에서 빛을 비추던지 같은 방향으로 굴절되거나 반사된다.
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결정의 종류
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이온성 결정
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분자성 결정
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공유성 결정
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금속성 결정

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위 그림 Ⅱ-18 (가)의 석영 결정을 용융시켜 급히 냉각시키면, (나)와 같이 불규칙한
구조의 유리가 만들어진다. (나)의 결정이 (가)의 결정과 다른 점을 적어 보자.


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표 Ⅱ-3에서 녹는점이 클수록 몰 융해열은 증가함을 알 수 있다. 즉, 녹는
점이 높다는 것은 입자간의 인력이 크고, 몰 융해열이 크다는 뜻.
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그림 Ⅱ-19에서 얼음의 몰 융해열이 6.0kJ/몰인데, 이것은 0℃의 얼음 1몰(18g)
을 녹이는 데 6.0kJ의 열이 필요하다는 뜻
H2O(s) + 6.0kJ → H2O(ℓ )
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녹는점(melting point ; mp)

그림 Ⅱ-20 물질의 상태 변화와 에너지
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고체의 열팽창
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고체 물질에 열을 가하면 분자 운동이 활발해져서
분자 사이의 거리가 멀어지기 때문에 길이, 넓이,
부피가 늘어나는 현상
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고체 열팽창률 : 은 > 구리 > 금 > 철 > 유리 > 콘크리트

그림 Ⅱ-21 고체의 열팽창
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승화(sublimation)
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나프탈렌, 드라이아이스, 아이오딘과 같이 분자 사이의 인력이 약한 고체는 액체상태를 거치지 않고 바로 기체 상태로 되는 현상
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추운 겨울에 얼어 있던 빨래가 마르는 것, 고체 나프탈렌의 냄새를 맡을 수 있는
것 등은 일상생활에서 볼 수 있는 승화 현상


다음은 물의 상평형을 설명하는 그림이다. 이 자료를 보고 물의 특성을 탐구
해 보자

그림 Ⅱ-22 물의 상평형과 압력에 따른 녹는점

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물은 압력이 증가하면 녹는점은 낮아지고, 끓는점은 증가한다.
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0.01℃, 0.006기압인 지점은 세 가지 상이 공존하는 삼중점(T)이다.
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스케이트를 신고 얼음판 위에 서면 얼음이 녹는다. [압력이 증가하면 녹는점이 낮아짐]

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그림 Ⅱ-22를 참고하여, 물이 다음 조건에서 어떤 상태인지 답하시오.
1) 100℃, 1기압
2) 0℃, 0.5기압
3) 100℃, 0.9기압
- 다음 자료들의 공통점은 무엇인가?
1) 추운 겨울철에 연못의 얼음 위에 무거운 돌을 얹어 놓으면, 온도는 0℃ 이상이
되지 않는데도 며칠이 지나면 돌이 얼음 속에 박혀 버린다.
2) 얼음 덩어리에 무거운 돌을 매단 철사를 올려놓으면, 철사가 닿은 부분의 얼음이 녹으면서나중에는 철사가 밑으로 떨어진다.

그림 Ⅱ-23 탄소와 이산화 탄소의 상평형도

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그림 Ⅱ-23의 상평형도를 참고하여, 다음 물음에 답하시오.
1) 드라이아이스의 녹는점은 외부 압력과 어떤 관계가 있는가? 또, 드라이아이스
위에서도 스케이트를 탈 수 있는가?
2) 대기압(1기압)에서 이산화 탄소가 액체로 존재하지 않는 이유는 무엇인가?
3) 10기압에서 고체 이산화 탄소에 열을 가하면 어떤 상태로 변하는가?
4) 다이아몬드는 승화할 수 있는가? 다이아몬드를 기체 상태로 만들기 위해서는
어떤 조건을 가해야 하는가?


그림 Ⅱ-24 액정
전자계산기나 노트북 컴퓨터, 휴대 전화기 등의 표시판에는 액정판을 사용
하고 있다. 이것은 액정을 유리판에 50��m 정도의 두께로 접착시켜 10V 정도
의 전압을 가하면 그 부분만이 빛을 강하게 산란하는 특성을 이용한 것이다.
액정은 액체의 성질인 유동성을 가지면서도 결정이라고 생각할 수 있을
정도로 내부 구조가 질서 정연한 규칙적인 배열을 이루고 있다. 이러한 물질
들은 입자 배열이 완전히 규칙적인 결정 상태와 완전히 무질서한 액체 상태
사이에 또 다른 상을 가진다.
액정은 무질서도가 고체보다는 크지만 완전히
무질서한 액체는 아니다. 이와 같이 부분적으로 입자 배열이 규칙적인 물질
을 액정(liquid crystal)이라고 부른다.
액정은 매우 낮은 온도, 농도, 전압에서도 색깔의 변화가 민감하므로 여러
분야에 많이 이용되고 있다.

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