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수려한집게벌레191
물 분자가 극성을 가지는 이유와 그로 인해 나타나는 물의 특성이 무엇인 있는지 궁금합니다.
안녕하세요~ 물은 극성 용매로 많이 사용하잖아요~
이렇게 물 분자가 극성을 가지는 이유와 그로 인해 나타나는 물의 특성이 무엇인 있는지 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
물 분자가 극성을 가지는 이유는 산소와 수소의 전기음성도 차이와 분자의 구조적 특징 때문입니다. 산소 원자는 전자를 끌어당기는 힘이 강해 공유 결합된 전자쌍을 자신 쪽으로 더 끌어당기고, 그 결과 산소 쪽은 부분적으로 음전하를 띠고 수소 쪽은 부분적으로 양전하를 띠게 됩니다. 게다가 물 분자는 직선형이 아니라 약 104.5°의 굽은 구조를 가지고 있어 전하가 대칭적으로 분포하지 않고 한쪽으로 치우치게 됩니다. 이 때문에 물은 뚜렷한 쌍극자를 가지며 극성 분자가 되는 것입니다.
이러한 극성은 물의 독특한 성질을 만들어냅니다. 먼저, 물 분자들 사이에는 강한 수소결합이 형성됩니다. 이 수소결합 덕분에 물은 다른 분자에 비해 끓는점과 어는점이 높고, 얼음은 분자 배열이 벌어져 부피가 커지면서 물보다 밀도가 낮아져 얼음이 물에 뜨게 됩니다. 또한 물은 높은 비열을 가져 많은 열을 흡수하거나 방출하면서도 온도 변화가 크지 않아 지구의 기후를 안정시키는 역할을 합니다.
극성 덕분에 물은 만능 용매로 불립니다. 극성을 가진 분자나 이온성 물질을 잘 녹일 수 있어 소금, 설탕, 단백질 같은 다양한 물질이 물 속에서 용해됩니다. 이 성질은 생명체의 세포 안에서 수많은 화학 반응이 일어날 수 있는 기반을 제공합니다. 또한 물의 극성은 응집성과 표면장력을 만들어내어 식물의 뿌리에서 잎까지 물을 끌어올리는 데 중요한 역할을 합니다.
정리하자면, 물의 극성은 단순히 전기음성도 차이와 구조에서 비롯되지만, 그 결과는 생명 유지와 환경 조절에 필수적인 성질들을 만들어냅니다. 물이 극성을 가지지 않았다면 지금과 같은 생명체의 존재와 지구 환경은 불가능했을 것입니다.
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채택된 답변안녕하세요.
물 분자가 극성을 나타내는 근본적인 원인은 물 분자를 구성하는 원소 간에 공유결합을 형성할 때 전기음성도 차이가 나타나기 때문입니다.
먼저 물에서 산소 원자는 수소보다 전기음성도가 훨씬 큰데요, 이때 전기음성도란 공유 결합에서 전자를 끌어당기는 능력을 의미하는데, 산소는 결합 전자쌍을 자기 쪽으로 더 강하게 끌어당깁니다. 그 결과 산소 쪽에는 부분적인 음전하가, 수소 쪽에는 부분적인 양전하가 형성됩니다. 이때 물 분자의 구조는 직선형이 아니라 약 104.5도의 굽은 형태를 가지는데, 이런 비대칭 구조 때문에 각 결합의 극성이 서로 상쇄되지 않습니다. 만약 직선형이었다면 전하가 균형을 이루었겠지만, 실제로는 굽은 구조이기 때문에 분자 전체에 극성이 생기게 되는 것입니다.
이렇게 물은 극성이기 때문에 이온 물질을 잘 녹일 수 읺는데요, 이는 물 분자의 부분 전하가 다른 물질의 전하와 상호작용하여 안정화시키기 때문입니다. 그래서 물을 흔히 극성 용매라고 부릅니다. 또한 물분자 간 강한 인력인 수소 결합이 형성됩니다. 물 분자 사이에서 수소와 산소가 서로 끌어당기며 약한 결합을 이루는데요, 이로 인해 물은 같은 분자량의 다른 물질에 비해 끓는점과 녹는점이 매우 높습니다. 마지막으로 높은 비열과 열 안정성을 갖습니다. 수소 결합을 끊는 데 에너지가 필요하기 때문에 물은 온도가 쉽게 변하지 않는데요, 이 덕분에 지구의 기후가 완충되고, 생명체의 체온 유지에도 중요한 역할을 하는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 정철 박사입니다.
물분자는 수소원자와 산소원자로 구성되어있습니다 수소와 산소의 전기음성도 차이에의해서 극성이 생기는것이며 수소원자와 산소원자가 물분자 사이에서도 수소결합을하기 때문에 표면장력도 높습니다