인기 글
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물리화학
분자간에 작용하는 힘- 쌍극자 힘
분자 간 인력 중 쌍극자가 관여하는 힘들은 다시 쌍극자 간에 작용하는 쌍극자-쌍극자 힘과 쌍극자와 이온 사이에 작용하는 쌍극자-이온 힘, 쌍극자와 무극성 분자 사이에 작용하는 힘인 쌍극자-유발 쌍극자 힘, 쌍극자-쌍극자 힘의 특별한 경우인 수소결합으로 나눌 수 있습니다. 쌍극자-쌍극자 힘은 극성 분자의 (+) 전하를 띤 부분과 다른 극성 분자의 (-) 전하를 띤 부분 사이에 작용하는 힘입니다. 분자의 쌍극자 모멘트의 크기에 비례하며, 이 힘에 의해 극성 물질은 비슷한 분자량의 무극성 물질에 비해 녹는점과 끓는점이 높습니다. 쌍극자-유발 쌍극자 힘은 극성 분자가 무극성 분자에 접근할 때 무극성 분자에서 편극이 발생해 생성된 유발 쌍극자와 쌍극자 사이에 작용하는 힘입니다. 일반적으로 쌍극자-유발 쌍극자 힘은..
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물리화학
분자 사이에 작용하는 힘-분산력
분자 사이에 작용하는 힘은 분자 내에서 작용하는 힘(분자를 이루고 있는 원자 사이에서 결합에 의해 발생하는 힘)에 비해 크기가 매우 작으며, 비교적 먼 거리에서도 작용하고, 크기가 녹는점, 끓는점과 비례한다는 특징이 있습니다. 분자 사이에 작용하는 힘은 크게 쌍극자가 관여하는 힘과 무극성 분자 간에 작용하는 분산력(반 데르 발스 힘)으로 나눌 수 있습니다. 분산력이 작용하는 원리를 이해하기 위해서는 편극에 대해 알아야 합니다. 편극이란 분자의 전자들이 분자 근처의 전하에 의해 한쪽으로 쏠리는 현상을 말하는데, 무극성 분자에서 편극이 일어나면 순간적으로 무극성 분자가 쌍극자로 바뀌는데, 이렇게 형성된 쌍극자를 순간 쌍극자라 합니다. 그리고 분산력은 한 무극성 분자가 순간 쌍극자가 되고, 이 순간 쌍극자의 ..
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물리화학
수은이 상온에서 액체인 이유
수은의 녹는점은 섭씨 -39도로, 상온(섭씨 약 25도)에서 액체인 유일한 금속입니다. 수은이 상온에서 액체인 이유를 알기 위해서는 먼저 금속 원소의 결합에 대해 알아야 합니다. 금속 원소끼리는 전자껍질의 일부가 겹쳐져 각 원자에서 방출된 자유전자가 금속 전체를 자유롭게 이동하여 결합하는 금속 결합을 이룹니다. 수은은 5d오비탈에 전자가 10개로 오비탈을 전부 채운 안정된 상태여서 결합할 때 전자가 방출되기 어렵습니다. 하지만 금속 중 녹는점이 가장 높은 (섭씨 3410도) 텅스텐은 5d오비탈에 전자가 4개밖에 없어 불안정해 결합할 때 전자가 방출되기 쉽습니다. 이로 인해 수은은 자유전자의 수가 적어 결합력이 약하고 텅스텐은 자유전자의 수가 많아 결합력이 큽니다. 녹는점을 결정짓는 요인은 원자와 원자 사..
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무기화학
질소가 안정한 이유
과자를 사보면, 과자봉지 안에 기체가 다량 들어있는 것을 볼 수 있습니다. 이 기체는 질소 기체로, 과자가 산소 등 다른 기체와 반응하여 품질이 떨어지는 것을 막기 위해 안정한 기체인 질소를 넣습니다. 그렇다면 질소는 왜 안정한 것일까요? 질소는 주기율표에서 2주기 15족에 위치하는 비금속 원소입니다. 질소의 원자가 전자는 총 5개로, 질소 기체 분자를 만들 때에는 다른 질소 원자와 세 개의 전자를 공유하며(이 글 참조) 결합합니다. 이렇게 형성된 질소 분자는 전자를 3개씩이나 공유하고 있기 때문에 매우 강하게 결합하며 이로 인해 질소 기체가 서로간의 결합을 끊고 다른 결합을 이루는 데에는 매우 큰 에너지가 필요합니다(이는 니트로 글리세린 등의 많은 질소 화합물이 폭발성이 큰 이유이기도 하다. 안정한 결..
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물리화학
상대론적 효과
상대론적 효과란 원자량이 큰 원소의 화학적 성질이 주기율표에서 예측한 것과 매우 다르게 나타나는 현상을 말합니다. 원자핵이 무거워지면 전자를 그만큼 더 강하게 끌어당기게 되고, 전자는 궤도를 유지하기 위해 더욱 빠르게 돌게 됩니다. 이 과정에서 상대성 이론에 의해 전자의 질량이 커지게 되고, 그 결과 원자핵과 가까워진 전자는 원자핵의 전하를 더 가리게 되어 최외곽 전자의 궤도가 달라져 화학적 성질이 다르게 나타나는 것이 상대론적 효과가 나타나는 원리입니다. 이러한 효과가 나타나는 대표적인 원소로는 수은과 금이 있습니다. 일반적인 금속은 은백색이지만, 금은 상대론적 효과로 인해 자외선 대신 파란 가시광선을 흡수할 수 있게 되어 파란색의 보색인 노란색을 띠게 됩니다. 그리고 수은은 아연과 카드뮴 아래에 위치..