화학 퍼텐셜의 뜻

정답: A. 작은 입자일수록 주위의 용해도가 높으므로 녹아 사라지고, 그 원자가 큰 입자로 확산하여 큰 입자가 성장한다

곡률 반지름이 작은 입자는 계면 에너지만큼 화학 퍼텐셜이 높아, 주위 모상에서의 평형 용해도가 높아집니다(깁스-톰슨 효과). 그래서 작은 입자 주위에서는 용질의 농도가 높고 큰 입자 주위에서는 낮아지므로, 용질은 작은 입자에서 큰 입자로 확산합니다. 이렇게 하여 작은 입자는 사라지고 큰 입자가 성장하여, 전체 계면의 면적(계면 에너지)이 줄어 갑니다. 석출 강화 합금의 과시효에 의한 연화나 나노입자의 조대화의 주된 원인입니다. 용해도의 대소 관계가 반대인 선택지는 틀렸으며, 입자의 충돌·합체는 오스트발트 숙성과는 다른 기구입니다.

정답: C. 순수한 고체나 액체를 기준(활동도 1)으로 잡으면, 이상 용액에서 성분의 활동도는 몰 분율과 같다

활동도 a는 용액 속 성분의 화학 퍼텐셜을 μ = μ° + RT ln a로 쓸 수 있도록 정한 '열역학적 유효 농도'입니다. 순물질의 상태를 기준으로 잡으면 순수한 고체나 액체의 활동도는 1이며, 이상 용액에서는 라울 법칙에 따라 a = x(몰 분율)입니다. 실제 용액에서는 a = γx로 쓰고, 활동도 계수 γ가 이상 용액으로부터의 편차를 나타냅니다. 이종 원자끼리 끌어당기는 힘이 동종끼리보다 약하면 성분이 용액에서 빠져나가기 쉬워져 γ > 1(양의 편차)이 되며, 상분리 경향을 가집니다. 이종끼리 강하게 끌어당기는 경우는 γ < 1로, 규칙화나 화합물 형성의 경향을 보입니다. 활동도를 몰 농도로 간주하는 것은 묽은 수용액에서의 근사에 지나지 않습니다.