요오드가 승화성 물질인 이유를 설명해 주세요.

Question

요오드는 고체 상태에서 열을 가하면 액체로 거치지 않고 직접 기체로 변하는 승화성 물질입니다. 이러한 성질이 나타나는 이유를 물질의 분자 간 힘과 상태 변화의 관점에서 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

요오드의 정식 명칭은 아이오딘이며, 아이오딘이에 열을 가하면 액체 상태를 거치지 않고 보라색 기체로 날라가는 승화 현상은 분자 간의 힘과 고체 상태에서의 높은 증기압 때문에 나타납니다.

아이오딘 같은 원자 두 개가 전자쌍을 공유한 무극성 이원자 분자로, 분자 사이에 작용하는 인력이 매우 약한 분산력뿐입니다. 이처럼 분자 간 힘이 약하기 때문에 고체 상태에서도 표면 분자들이 쉽게 이탈하려는 높은 증기압을 나타냅니다.

열을 가하면 약한 분산력이 쉽게 끊어지면서, 분자들이 밀집하여 액체를 이룰 겨를도 없이 곧바로 공간으로 퍼져나가 기체로 변합니다. 즉, 약한 분자 간 인력 때문에 가열 시 열에너지가 인력을 즉각 압도하면서 고체에서 기체로 직접 변하는 승화 현상이 나타나게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

요오드는 특이하게 고체에서 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체로 변화하는 승화성을 가지고 있습니다.

이는 분자사이의 인력이 매우 약하고 액체상태로 존재할 수 있는 온도와 압력 조건이 매우 좁기 때문입니다.

요오드는 I 의 화학식 기호를 가지고 I 원자 상태로 단독으로 존재하는 것이 아니라 I2 상태로 요오드 원자가 전자쌍을 공평하게 나누어 가지는 무극성 분자 입니다.

무극성이라는 말은 분자내에 음극이나 양극과 같은 극성이 없어 분자사이의 힘인 반데르발스 포스라는 분산력이 아주 약합니다.

그래서 고체 요오드는 낮은 반데르발스 포스로 결합되어 있기에 실온 정도오 온도만 가해도 분자간의 결합이 끊어져서 액체가 아닌 바로 기체 상태로 되어 버리게 됩니다.

그리고 요오드도 상온 상압에서는 액체상태를 만들 수 없지만 기압을 낮추고 온도를 높히면 강제로 액체상태를 만들 수는 있습니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)