과학 물의 끓는 점이 높은 이유는...
2004.09.30 18:47
아래의 글을 쉽게 요약하자면, 물은 분자 하나가 달랑 수소원자 2개와 산소원자 하나로
이루어지는 H2O 인 덩치가 작은 거라서 분자간의 결합이 쉽게 끊어져야
하는데 (끓어서 기체가 되어야 하는데), 수소와 산소간의 결합에는 (+) (-) 가 중화되어
사라지지 않는 바람에 분자간에도 전기적으로 결합하기때문에 쉽게 안 끊어진다... 라는
얘기가 된다.
물은 분명 비슷한 구조를 가진 물질에 비해 끓는 점이 매우 높습니다. 물과 비슷한
구조를 가진 물질들의 어는점과 끓는점은 아래와 같습니다.
H2Te(Te:텔루르) : 분자량 129, 끓는점 -4℃, 어는점 -51℃
H2Se(Se:셀렌) : 분자량 80, 끓는점 -42℃, 어는점 -64℃
H2S : 분자량 34, 끓는점 -61℃, 어는점 -82℃
보통 분자량이 높을 수록 끓는점이 높아진다는 점을 가만하면 물의 끓는 점은 -61도
이하여야 할 겁니다. 그러나 물의 끓는점은 100도죠. 이유는 물은 수소결합을 하고
있기 때문입니다.
극성분자들 사이에는 비교적 강한 전기적 인력이 나타납니다. 특히 전기음성도가 큰
플루오르(F), 산소(O), 질소(N) 원자와 수소(H) 원자가 직접 결합해 만들어진
분자들에서는 전자가 전기음성도가 강한 F, O, N 원자쪽으로 강하게 끌리게 되어 분자
내에서 부분적인 양(+)전하를 띠는 부분(H원자)과 부분적으로 음(-)전하를 띠는
부분(F,O,N 원자)으로 나눠어 지게 됩니다. 따라서 분자들 간에 전기적 인력이 생기게
되죠. 이 힘을 수소결합이라 부르며 이 힘은 보통 극성분자들 사이에 생기는 전기적
인력보다 강합니다. 물분자는 H와 O가 결합하고 있는 것으로 전자가 O 원자 쪽으로
강하게 끌려 O 원자 쪽이 (-) 전하를 띠게 되고 H 원자쪽이 (+) 전하를 띠게 됩니다.
따라서 물분자끼리 서로 전기적 인력에 의해 결합(수소결합)하고 있기 때문에
끓는점이 높습니다.
공유결합과의 차이를 물으셨는데 원자는 최외각 전자가 8개(수소의 경우는 2개)를
가져 옥텟을 이루었을 때 안정합니다. 따라서 원자들이 다른 원자들과 결합하여 서로
가지고 있는 최외각 전자를 공유하여 옥텟을 이루려는 성질이 있는데 이것이
공유결합입니다. 물분자의 경우 수소원자는 1개의 최외각 전자를 가지고 있습니다.
이에 반해 산소원자는 6개의 최외각 전자를 가지고 있습니다. 따라서 수소원자 2개와
산소원자 1개가 결합하여 서로의 최외각 전자를 공유하게 되어 옥텟을 이루고 안정한
분자가 됩니다. 이 결합이 공유결합으로서 공유결합은 원자들 사이의 결합입니다.
한편, 공유결합에 의해 이루어진 물분자들의 전자들은 전기음성도가 강한
산소원자쪽으로 치우치게 되고 따라서 위에서 설명한데로 물분자에서 산소원자쪽은 (-)
전하를 띠게 되고 수소원자쪽은 (+) 전하를 띠게 됩니다. 따라서 물분자끼리 서로
전기적 인력이 작용하게 되는데 이것이 수소결합입니다. 수소결합은 분자간의 결합을
뜻합니다.
즉, 물분자는 수소원자2개와 산소원자 1개가 서로 공유결합을 하여 이루어지며
물분자들끼리 수소결합을 하고 있는 것입니다. 이 수소결합때문에 (수소결합을 하고
있을 경우 상대적으로 다른 분자들간의 결합에 비해 강한 결합을 하고 있기 때문에)
물의 끓는점이 높은 것이고요.
출처: 과학동아 Q&A
이루어지는 H2O 인 덩치가 작은 거라서 분자간의 결합이 쉽게 끊어져야
하는데 (끓어서 기체가 되어야 하는데), 수소와 산소간의 결합에는 (+) (-) 가 중화되어
사라지지 않는 바람에 분자간에도 전기적으로 결합하기때문에 쉽게 안 끊어진다... 라는
얘기가 된다.
물은 분명 비슷한 구조를 가진 물질에 비해 끓는 점이 매우 높습니다. 물과 비슷한
구조를 가진 물질들의 어는점과 끓는점은 아래와 같습니다.
H2Te(Te:텔루르) : 분자량 129, 끓는점 -4℃, 어는점 -51℃
H2Se(Se:셀렌) : 분자량 80, 끓는점 -42℃, 어는점 -64℃
H2S : 분자량 34, 끓는점 -61℃, 어는점 -82℃
보통 분자량이 높을 수록 끓는점이 높아진다는 점을 가만하면 물의 끓는 점은 -61도
이하여야 할 겁니다. 그러나 물의 끓는점은 100도죠. 이유는 물은 수소결합을 하고
있기 때문입니다.
극성분자들 사이에는 비교적 강한 전기적 인력이 나타납니다. 특히 전기음성도가 큰
플루오르(F), 산소(O), 질소(N) 원자와 수소(H) 원자가 직접 결합해 만들어진
분자들에서는 전자가 전기음성도가 강한 F, O, N 원자쪽으로 강하게 끌리게 되어 분자
내에서 부분적인 양(+)전하를 띠는 부분(H원자)과 부분적으로 음(-)전하를 띠는
부분(F,O,N 원자)으로 나눠어 지게 됩니다. 따라서 분자들 간에 전기적 인력이 생기게
되죠. 이 힘을 수소결합이라 부르며 이 힘은 보통 극성분자들 사이에 생기는 전기적
인력보다 강합니다. 물분자는 H와 O가 결합하고 있는 것으로 전자가 O 원자 쪽으로
강하게 끌려 O 원자 쪽이 (-) 전하를 띠게 되고 H 원자쪽이 (+) 전하를 띠게 됩니다.
따라서 물분자끼리 서로 전기적 인력에 의해 결합(수소결합)하고 있기 때문에
끓는점이 높습니다.
공유결합과의 차이를 물으셨는데 원자는 최외각 전자가 8개(수소의 경우는 2개)를
가져 옥텟을 이루었을 때 안정합니다. 따라서 원자들이 다른 원자들과 결합하여 서로
가지고 있는 최외각 전자를 공유하여 옥텟을 이루려는 성질이 있는데 이것이
공유결합입니다. 물분자의 경우 수소원자는 1개의 최외각 전자를 가지고 있습니다.
이에 반해 산소원자는 6개의 최외각 전자를 가지고 있습니다. 따라서 수소원자 2개와
산소원자 1개가 결합하여 서로의 최외각 전자를 공유하게 되어 옥텟을 이루고 안정한
분자가 됩니다. 이 결합이 공유결합으로서 공유결합은 원자들 사이의 결합입니다.
한편, 공유결합에 의해 이루어진 물분자들의 전자들은 전기음성도가 강한
산소원자쪽으로 치우치게 되고 따라서 위에서 설명한데로 물분자에서 산소원자쪽은 (-)
전하를 띠게 되고 수소원자쪽은 (+) 전하를 띠게 됩니다. 따라서 물분자끼리 서로
전기적 인력이 작용하게 되는데 이것이 수소결합입니다. 수소결합은 분자간의 결합을
뜻합니다.
즉, 물분자는 수소원자2개와 산소원자 1개가 서로 공유결합을 하여 이루어지며
물분자들끼리 수소결합을 하고 있는 것입니다. 이 수소결합때문에 (수소결합을 하고
있을 경우 상대적으로 다른 분자들간의 결합에 비해 강한 결합을 하고 있기 때문에)
물의 끓는점이 높은 것이고요.
출처: 과학동아 Q&A
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