수소결합은 공유결합이나 이온결합보다 약함에도 불구하고 물성에 큰 영향을 미치는 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 분자 간의 힘에 해당하는 수소결합은 화합물을 구성하는 공유결합이나 이온결합보다 약함에도 불구하고 물성에 큰 영향을 미치는 원리가 무엇인가요?
네, 말씀해주신 것처럼 수소결합은 공유결합이나 이온결합에 비해 결합 에너지가 훨씬 작아 보통 수~수십 kJ/mol 정도에 불과한데요, 하지만 물성에 큰 영향을 미치는 이유는 개별 결합의 강도가 아니라, 결합이 형성되는 수와 구조 때문입니다.
우선 물 분자 하나는 산소에 두 개의 비공유 전자쌍을 가지고 있고, 수소 원자도 두 개가 있어서 네 개의 수소결합을 형성할 수 있는데요, 이 때문에 물 분자들은 단순히 독립적으로 존재하지 않고, 광범위한 수소결합 네트워크를 만들어 집단적으로 매우 안정된 구조를 형성합니다. 따라서 단일 결합이 약하더라도 전체적으로는 물성에 강한 영향을 줍니다.
또한 수소결합은 약해서 쉽게 끊어지고 다시 형성될 수 있는데, 이 특성이 물에 독특한 점성을 부여하고 높은 비열, 높은 기화열 등 열역학적 성질을 설명합니다. 즉, 끊고 맺는 과정이 빠르게 반복되면서도 순간적으로 강력한 네트워크가 유지하게 됩니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
분자간 결합인 수소결합은 분자내 결합인 공유결합이나 이온결합보다 힘은 상대적으로 약합니다.
하지만 수소결합이 화학구조를 결정하고 물성에 영향을 미치는 이유는 양이 많기 때문입니다. 하나하나의 힘은 공유결합이나 이온결합보다 약하지만 물이 만들어내는 수소결합은 물분자 하나당 4개의 결합을 만들 수 있고 다량으로 존재하기에 화학구조에 영향을 미치게 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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