안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
용해 현상은 용질과 용매 사이에서 새롭게 형성되는 인력이 기존의 용질-용질 및 용매-용매 간 인력을 끊어낼 수 있는지에 따라 결정됩니다. 분자 간 인력인 쌍극자-쌍극자 힘과 분산력이 용해 현상에서 작용하는 원리에 대해 설명해 드릴게요.
극성 용매 분자끼리는 부분 전하에 의한 쌍극자 힘이나 강력한 수소 결합으로 끌어당기고 있습니다. 극성 용질 역시 강력한 극성 인력을 가집니다. 극성 용질이 극성 용매에 들어가면, 새로 형성되는 용질-용매 간의 쌍극자 인력이 기존 용매-용매 및 용질-용질 간의 인력만큼이나 강하게 작용합니다. 따라서 기존 결합을 끊고 서로 끌어당기며 쉽게 섞이게 됩니다.
무극성 분자에는 영구적인 쌍극자가 없으며, 전자의 순간적인 편재로 발생하는 매우 약한 인력인 분산력만 작용합니다. 용매끼리, 용질끼리 끌어당기는 힘도 약하지만, 새롭게 형성되는 용질-용매 사이의 분산력 역시 기존 힘과 비슷한 크기를 가집니다. 서로를 분리하는 데 필요한 에너지가 작기 때문에, 혼합 과정에서 무질서도가 증가하는 방향으로 자연스럽게 잘 녹아듭니다.
극성인 물 분자들은 자신들끼리 결합하려는 힘이 매우 강합니다. 무극성 용질은 물 분자 사이의 강력한 수소 결합을 끊고 들어갈 만큼의 충분한 인력을 제공하지 못합니다. 결과적으로 물 분자들은 자신들끼리 강하게 뭉치고, 무극성 분자들은 밀려나면서 층이 분리됩니다.