반데르발스 힘은 어떤 상황에서 분자의 성질을 결정하는 중요한 요인이 되나요?

Question

안녕하세요. 극성 분자이던 비극성 분자이던 반데르발스 힘은 항상 존재한다고 하던데요, 이 힘은 일반적으로 미미하다고 알려져 있습니다. 그렇다면 반데르발스 힘은 어떤 상황에서 분자의 성질을 결정하는 중요한 요인이 되나요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 반데르발스 힘은 분자 간에 작용하는 약한 상호작용으로, 극성 분자든 비극성 분자든 항상 존재하지만 그 크기가 상대적으로 작기 때문에 보통은 무시되지만 특정한 상황에서는 이 작은 힘이 분자의 물리적 성질을 결정짓는 중요한 요인이 되기도 합니다.

우선 비극성 분자나 원자들로 이루어진 물질에서는 반데르발스 힘이 사실상 유일한 분자 간 인력인데요, 예를 들어 헬륨, 네온, 아르곤 같은 비극성 분자들은 공유 결합으로 이루어진 안정한 분자이지만 서로 간에 끌어당기는 힘은 반데르발스 힘뿐이기 때문에, 따라서 이 힘이 끓는점, 녹는점, 응집력 같은 물리적 성질을 결정하는 주요 요인으로 작용합니다.

또한 분자의 크기가 커질수록 반데르발스 힘이 강해져 물질의 성질에 큰 영향을 주는데요, 전자가 많고 전자 구름이 쉽게 변형되는 분자일수록 순간적인 쌍극자가 잘 생겨 분자 간 인력이 커집니다. 그래서 메탄은 기체이지만, 같은 탄소 사슬이 길어지면 프로판, 부탄을 지나 헥산, 옥탄은 액체가 되고 파라핀 같은 고분자는 고체가 되는 것이며 이는 모두 반데르발스 힘이 분자 크기와 전자 수에 비례해 커지기 때문입니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

아시는데로 반데르발스 힘은 결합 중에서 가장 약한 결합입니다.

이러한 반데르발스 힘은 분자간의 결합인데 수소 결합 같은 강한 결합이 존재하지 않을때 분자의 성질을 결정하게 됩니다. 이산화탄소나 메탄 같은 분자들에는 수소결합이 없기 때문에 이들의 끓는점이나 녹는점, 액상, 고체상과 같은 형태의 결정도 발데르발스힘에 의해 결정 됩니다.

이는 분자의 갯수가 많아지고 분자간의 크기가 커지면 물리적인 성질을 결정 할 수 있게 됩니다.

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