반데르발스 힘이 분자의 분자량에 따라 커지는 이유는 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 반데르발스 힘은 순간적인 쌍극자가 유도되면서 발생하는 힘이기 때문에 극성 분자이던 비극성 분자이던 항상 존재한다고 하던데요, 반데르발스 힘이 분자의 분자량에 따라 커지는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 '반데르발스 힘'은 모든 분자 사이에 존재하며, 특히 분자량이 커질수록 강해지는 경향이 있습니다. 반데르발스 힘 중에서 분자량과 가장 관련이 깊은 것은 London 분산력인데요, 이때 분자 내 전자들은 항상 움직이고 있기 때문에 순간적으로 전하 분포가 불균등해질 수 있으며 순간 쌍극자가 형성됩니다. 이 순간 쌍극자가 인접한 분자의 전자 분포를 유도하여 또 다른 쌍극자를 만들고, 두 분자는 약한 인력으로 끌어당기게 됩니다.

분자량이 커질 수록 힘이 커지는 이유는 전자수가 증가하기 때문입니다. 분자량이 커진다는 것은 보통 원자핵에 더 많은 양성자·중성자가 있고, 전자 수가 많다는 뜻인데요, 전자가 많으면 순간적인 전하 불균형로 인해 순간 쌍극자을 만들 가능성이 커지고, 쌍극자의 크기도 더 커지며 결과적으로 분산력의 세기가 증가하는 것입니다. 또한 분자가 커지면 다른 분자와의 접촉 면적도 증가하는데요, 이때 분산력은 분자 간 면적 접촉에 비례하므로, 분자가 클수록 분자 간 상호작용이 더 강해지게 되는 것입니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

반데르발스의 힘이 분자량에 따라 커지는 이유는 분자량이 커질수록 전자의 수가 증가하고 이에 따라 분산력이 커지기 때문입니다.

분자 수가 많아지면 분자를 구성하는 원자와 총전자수가 늘어나게 되고 원자핵과 거리가 먼 전자 구름의 경우 쉽게 변형되기에 높은 편극성을 가지게 되기 때문입니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)