분자간 힘 표면장력에 대한 궁금증

Question

물은 분자 간 수소결합이 존재하여 다른 액체에 비해 표면장력이 크다는데 소금물의 농도가 진해질수록 표면장력이 더 커지는 이유가 정확히 뭔가요? 수소결합이라는 쌍극자.쌍극자 힘에 이온.쌍극자 힘이 추가 되어서 그런 건가요?궁금해요

Answer 1

안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.

말씀하신대로 소금물속의 소금(이온성의 염)과 같은 용질은 수용액의 표면장력을 순수한 물의 값보다 증가시키게 됩니다.

이는 녹아있는 이온이 이온쌍극자인력에 의해 물분자를 용액 내부로 끌어들이는 경향이 있기 때문입니다.

농도가 진해질수록 물 분자간의 인력(쌍극자-쌍극자 인력)보다 이온-물분자 인력(이온-쌍극자 인력)이 더 강해지게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

분자간 힘에 대해서 설명해 보겠습니다~

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우선, 분자간 힘은 분자 내 힘에 비해 훨씬 약합니다.

예를 들어서,

액체 상태인 물이 증발하여 기체 상태인 수증기가 될 때, 분자간 힘을 극복하고 기체가 됩니다.

100도 이상의 열을 가해주면 물은 끓어서 기체가 될 것 입니다.

하지만, 물의 분자식인 H2O에서 수소와 산소의 결합을 끊고 분리해내는

즉, 분자내 결합을 끊어내는 것은 상당히 많은 에너지를 필요로 합니다.

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예로 들었듯, 분자간 힘의 경우 액체상에서 기체상으로 변하는 온도인 끓는점, 녹는점, 증기압, 점성도, 표면장력 등등 여러가지 물리적 성질을 설명할 수 있습니다.

반면 분자내 결합은 화학적 성질을 설명할 수 있습니다. 예를 들어, 물이 쪼개져서 수소기체와 산소기체를 형성.

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분자 내 결합에는 이온결합, 공유결합, 금속결합이 있습니다.

분자 간 힘에는 이론-쌍극자 간의 힘, 수소결합, 쌍극자-쌍극자 힘, 이온-유발 쌍극자 힘, 쌍극자-유발 쌍극자 힘, 분산력 이렇게 있고 오른쪽으로 갈수록 힘은 작아집니다. 또한, 위에서 언급했듯 이 분자간 힘들은 분자 내 결합인 이온결합, 공유결합, 금속결합과 비교하여 굉장히 약한 힘입니다.

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분자간 힘의 크기가 큰 것부터 설명해보겠습니다 ~^^

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1. 이온-쌍극자 힘

이온-쌍극자힘은 이온과 극성 분자간의 인력입니다.

극성분자란, 원자간 전기 음성도 차이에 의해 극성 결합을 갖는 분자로, 쌍극자의 합이 상쇄되지 않아 극성을 띄는 분자입니다.

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2. 수소결합

수소 결합은 F,O,N에 결합된 수소와 F,O,N 의 비공유 전자쌍 사이의 인력입니다.

수소와 F,O,N 이 결합시, 전기 음성도 차이가 많이 나기 때문에 H에 커다란 부분 양전하가 생성됩니다.

수소결합의 세기를 따질 때에는 1순위로 중요한 것이 H의 부분 양전하 크기입니다. 전기음성도 차이가 가장 크게 나는 F과 결합한 H의 부분 양전하가 가장 클 것입니다.

2순위로 중요한 것은 F,O,N이 비공유 전자쌍을 주는 정도입니다. F의 경우 전기음성도가 가장 큰 원소로서, 비공유 전자쌍을 잘 주려고 하지 않기 때문에 N의 경우가 가장 크게 수소결합을 형성할 것입니다.

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3. 쌍극자-쌍극자

극성분자 사이의 힘입니다.

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4. 이온-유발 쌍극자

이온과 비극성분자 사이의 힘입니다.

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5. 쌍극자-유발 쌍극자

극성분자와 비극성 분자 사이의 힘입니다.

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6. 분산력

비극성 분자 사이의 힘입니다.

[출처] 분자간 힘 - 쌍극자 간의 힘, 수소결합, 분산력 등|작성자 방실

Answer 3

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.

개념적으로 생각하면 간단할 수 있는 문제입니다. 즉 소금물의 농도가 증가 하면, 플러스 이온인 Na와 마이너스 이온인 Cl이 증가하게 됩니다. 그러면 이들 사이의 인력이 작용하게되고 농도가 높아질수록 인력은 증가하게 될것입니다. 그렇게되면 물분자의 표면장력에 이온간의 인력이 더해지면서 표면장력이 더 커지게 되는것입니다.