안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
농도가 다른 두 액체를 반투막으로 막아 놓았을 때, 용질의 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 용매가 옮겨가는 현상에 의해 나타나는 압력이다.
용매는 통과시키나 용질은 통과시키지 않는 반투막을 고정시키고, 그 양쪽에 용액과 순용매를 따로 넣으면, 용매의 일정량이 용액 속으로 침투하여 평형에 이르는데, 이때 반투막의 양쪽에서 온도가 같지만, 압력에 차이가 생기는 압력차를 말한다. 삼투압 현상은 1867년 독일의 화학자 M. 트라우베가 발견하였고, 1877년 페퍼가 처음으로 측정하였다.
페퍼는 페로사이안화구리의 침전막을 가진 질그릇 통을 써서 설탕 수용액의 삼투압을 측정하고, 삼투압이 온도에 비례한다는 것을 발견하였다. 그 후 1886년 J. H. 반트호프(1852~1911)는 삼투압의 원인은 용액 속에 녹아 있는 물질의 분자가 기체분자와 같은 법칙으로 운동하여 반투막에 압력을 미치기 때문이라 생각하고, 이 현상을 이론적으로 설명하였다. 즉, 삼투압을 P 기압, 용질 n mol을 용해하는 용액의 부피를 Vℓ, 용액의 절대온도를 T, 기체상수를 R라 하면, 용액의 농도가 그다지 크지 않은 범위에서 PV = nRT라는 식이 성립된다. 이 식은 이상기체의 상태방정식과 같은 형이며, 이 유사성으로부터 반트호프가 이끌어 낸 것이다. 이 식은 전해질인 수용액의 경우는 보정값 i가 필요하며, PV = inRT라는 식이 적용된다. i는 1보다 큰 상수이며, 그 값은 물질의 종류와 농도에 따라 변한다.
