溶解度, Solubility
1. 개요
용액의 척도 중 하나로, 용질이 일정 온도에서 일정량의 용매에 최대로 녹을 수 있는 양. 즉, 용매가 포화 용액일 때[1] 녹아있는 용질의 양을 말한다.일반적으로 용매 100g에 녹은 용질의 질량(g)으로 표현하지만, 포화 용액에서의 몰농도인 몰용해도(molar solubility)로 나타내기도 한다.
용해도를 판별하는 용해도 규칙이 존재한다.
2. 특징
- 고체는 대체적으로 온도가 높아질수록 용해도가 증가한다. 이는 대다수 고체들이 용매에 녹을 때 열을 흡수하기 때문이다. 용해 과정이 발열 반응이라도 용해로 인한 계의 엔트로피 증가량이 엔탈피 변화량보다 더 크다면 온도가 높아질수록 용해도가 증가한다. 대표적인 예가 바로 수산화 나트륨과 염화 칼슘. 그러나 황산 세륨과 같이 온도가 올라갈수록 용해도가 감소하는 예외적인 고체 물질들도 존재하니 주의하도록 하자. 여담으로, 우리가 흔히 소금으로 잘 알고 있는 염화 나트륨은 온도에 따른 용해도가 거의 일정한 편이다. 이외에도 용매와 용질의 극성에 따라서도 용해도가 달라진다.
- 반면, 대부분의 기체는 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 용해도가 증가한다. 탄산음료를 따뜻한 곳에 놓아두거나 뚜껑을 연 채로 방치하면 금방 김이 새는 것이 이 때문이다.
- 기체가 용해되면 기체의 부피가 감소한다. 발열 반응이기 때문이다.
- 고체의 용해도는 일반적으로 압력과 무관하다.
3. 용해성
용해성(溶解性)은 일반적으로 물(용매)에 잘 녹아드는 성질을 지닌 것(용질)을 가리킨다. 하지만 역으로 용질을 용매가 얼마나 잘 용해시키는 정도로 이해할 수도 있다. 일반적으로 물에 잘 녹는 용해성 물질로는 당류, 아미노산 등이 있다. 한편 화학적 또는 특히 임상학적으로 말하는 용해도는 화학물질이나 의약품이 특히 고형인 경우에 분말로 만든 후, 용매 속에 넣었을 때 20±5℃로 5분마다 강하게 30초간 흔들어 섞었을 때, 30분 이내에 녹는 정도를 용질 1g(또는 1mL)를 녹이는 데 필요한 용매량으로 나눈 값으로 사용하기도 한다.4. 여담
- 탄소 원자가 3개 이하인 알코올처럼 용해도가 무한인 것도 존재한다.
- 수학 과목 농도 문제에서 다루는 농도와 비슷한 개념이지만 농도는 용질의 무게를 용액 전체의 무게로 나누기 때문에 같지는 않다. 용질이 소량일 때는 큰 차이가 없으나 용질과 용매가 거의 동일 무게인 수준까지 가면 농도는 33%, 용해도는 50%로 수치가 꽤 차이가 난다.
- 난용성 염의 용해도는 용해도곱 상수(solubility product) [math(K_{\rm sp})]와 밀접한 관계가 있다.
- 소금물의 염도는 대체로 용해도로 따진다. 바닷물 같은 것도 염도가 3% 정도이므로 농도로 따진다고 해도 수치가 크게 달라지지는 않는다.