물이 표면장력이 큰 이유는 무엇인가요?

Question

물은 다른 액체에 비해서 표면장력이 크다고 알고 있고 실제로 잔에 가득 따랐을 때에도 일정 범위 이상에 도달하지 않을 경우 넘치지 않는 것을 관찰할 수 있는데 이처럼 물의 표면장력이 큰 이유는 무엇인지.

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안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

물이 표면장력이 큰 이유는 주로 물 분자 간의 분자력과 관련이 있습니다. 표면장력은 액체 표면에서 분자들이 서로 인력으로 인해 서로에게 끌리는 현상입니다. 물 분자는 다른 분자들과 수소 결합을 형성하며, 이 수소 결합은 분자 간의 강력한 인력을 만듭니다.

물 분자들은 액체 내부에서는 서로에게 끌리는 힘이 모두 방향을 가지므로, 모든 방향으로 인력이 상쇄됩니다. 하지만 액체 표면에 위치한 분자들은 주변에 더 적은 수의 분자가 있기 때문에, 주변에서 받는 인력이 더 작아집니다. 이로 인해 표면 분자들은 내부로 들어오는 인력보다 외부로 나가려는 힘이 더 크게 작용하게 되어 표면으로 모이게 됩니다. 이것이 표면장력을 형성하는 주된 이유입니다.

또한, 물 분자의 극성도 표면장력에 영향을 줍니다. 물 분자는 극성을 가지며, 양성자와 음성자로 이루어진 분자입니다. 이 극성은 물 분자들 간에 강한 인력을 형성하고 표면장력을 증가시킵니다.