산소 분자가 무극성 분자인데 이런 성질을 이용한 일상생활에서 이용하는 경우가 있나요?
산소 분자가 무극성 분자인데 이런 성질을 활용한 일상생활 활용 예시가 있나요? 산업에서 활용하는 예시여도 괜찮아요. 정말 무극성 분자 성질을 이용한 예시여야합니다
안녕하세요. 네, 우선 말씀해주신 것과 같이 산소(O₂)는 두 개의 산소 원자가 동일하게 결합하여 전자를 공유하고 있는데요, 따라서 분자 전체의 전기적 쌍극자가 없으므로 물과 같은 극성 용매에는 용해도가 낮고, 비극성 용매에는 상대적으로 잘 녹습니다. 또한 무극성 분자는 반데르발스 힘으로만 서로 상호작용하기 때문에 기체 상태에서는 분자 간 상호작용이 약합니다. 산소는 무극성이라 비극성 용매에 비교적 잘 녹는다는 성질을 이용해 산소 분리 및 저장이 가능한데요 예를 들자면 액체 질소 또는 액체 산소 저장 시, 산소를 극성 용매 대신 비극성 용매와 접촉시켜 용해도를 조절하기도 합니다.
또한 무극성 성질 때문에 물 속에서의 산소 용해도가 낮기 때문에 물고기 양식이나 산업용 수처리에서 산소 공급이 필요하며 이를 위해 공기 압력이나 기포 발생 장치를 이용하는데요, 산소가 물에 제한적으로 용해되므로 적절한 농도 유지가 가능합니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
산소 분자(O₂)는 무극성 분자로서 전자 분포가 균일하고 쌍극자 모멘트가 없기 때문에, 이 성질이 특정 환경이나 산업에서 아주 유용하게 활용됩니다.
첫번째로 무극성인 산소는 극성 물질과의 상호작용이 적기 때문에, 특정 고분자막(예: 실리콘계 고분자)을 통해 선택적으로 투과됩니다. 이 성질은 산소 분리막, 센서, 인공호흡기 필터 등에 활용됩니다.
둘째로 산소는 무극성이기 때문에 물(극성 용매)에 잘 녹지 않기 때문에 수중 산소 농도 조절이 필요한 분야에서 사용됩니다. 예로 수족관, 양식장에서 산소 공급 장치를 통해 물속 산소 농도를 조절할 때, 산소의 낮은 수용성을 고려해 설계합니다.
셋째로 무극성 기체인 산소는 비활성 물질과 잘 반응하지 않기 때문에 고압 탱크 저장, 산업용 산소 운반 시 안정성을 높이는 데 기여합니다. 예로 용접 산업에서 산소를 안정적으로 저장하고 공급하는 시스템 설계할 수 있습니다.