용액의 총괄성을 적용한 의료기기, 인공신장

소개글

"용액의 총괄성을 적용한 의료기기, 인공신장"에 대한 내용입니다.

목차

1. 자율/진로활동-탐구계획서
2. 탐구활동-보고서
3. 활동을 통해 배우고 느낀 점
4. 참고자료(문헌)
5. 보고서 요약

본문내용

1. 탐구 동기
용액의 총괄성이란 용매가 같을 경우 용질의 종류와 상관없이 용질의 양에만 영향을 받는 성질을 말한다. 정확히는 용액 자체가 총괄적이라는 게 아니라 용액의 성질 중 총괄적 성질을 의미하는 것이다.

용액의 총괄성은 묽은 용액에서만 적용되는데, 여기서 묽은 용액이란 용매는 라울 법칙을 만족하고, 용질은 헨리의 법칙을 만족하는 정도의 묽은 용액을 의미한다. 흔히 '이상적 묽은 용액'이라 얘기한다. 용액의 총괄성은 이 두 법칙을 기반으로 유도되는데, 용질의 양이 많아질수록 법칙에서 어긋나는 정도가 커지기 때문에 묽은 용액에 한정적으로 적용된다.

총괄성은 사실 몰분율로 나타내야 정확한 식이지만, 몇몇 총괄성은 몰랄농도나 몰농도로 표현하는 경우가 많다. 충분히 묽은 용액에서 몰랄농도와 몰분율은 거의 정비례하기 때문이다. 따라서 훨씬 계산하기 편한 몰랄농도나 몰농도를 사용한다. 용질이 비휘발성일 때만 적용된다고 잘못 알고 있는 경우가 많지만 사실이 아니다. 휘발성 용질을 고려하면 식의 유도가 훨씬 복잡해질 뿐 동일한 결과가 나온다. 생략하고 가르치는 경우가 많을 뿐 휘발성이어도 용액의 총괄성은 성립한다.

이러한 용액의 총괄성을 이용하여 질병을 진단하거나 치료하는 의료기기가 있다는 사실을 뉴스기사에서 접하게 되어서, 실제로 어떤 의료기기에서 용액의 총괄성을 사용하는지에 대해서 탐구해보고자 한다.

2. 총괄성의 대표적인 예시
1) 삼투압
서로 다른 농도의 용액을 반투막 사이에 두면 삼투 현상이 발생하게 되는데, 이때 반투막에 발생하는 압력을 삼투압이라고 한다. 즉, 삼투현상을 멈추게 하는 데 필요한 압력이다. 일반적으로 삼투압의 공식은 다음과 같이 표현된다.

여기서 M은 용액의 몰농도, R은 기체상수(0.0821 Latm/Kmol), T는 절대온도이다. 따라서 삼투압은 atm단위로 표시된다. 삼투압은 일정한 온도에서 측정되므로 농도는 몰랄농도보다는 편리한 몰농도로 표시한다.

2) 끓는점 오름, 어는점 내림
끓는점 오름이란 용매로 작용할 수 있는 액체에 비휘발성 용질을 녹였을 때 순수한 액체 상태일 때 보다 끓는점이 높아지는 현상을 말한다.

참고 자료

https://hineca.kr/1848
https://www.scienceall.com/%EC%B4%9D%EA%B4%84%EC%84%B1colligative-property/
https://udiportal.mfds.go.kr/brd/view/P03_06?&ntceSn=180
법칙, 원리, 공식을 쉽게 정리한 물리 화학 사전(와쿠이 사다미)
반투과막을 이용한 혈액정화시스템에서 박동류에 의한 독소제거 성능향상에 대한 분석: 실험 & 시뮬레이션 연구