물의 특성
작성자
heukchoo
작성일
2021-03-29 23:05
조회
767
물은 주변에서 흔히 접할 수 있지만 매우 독특한 특성을 가진다는 것을 일반인들은 잘 모를 것이다.
물의 특성
물은 액체로서 큰 유동성을 가진다.
물은 표면장력이 크다.
물질을 매우 잘 녹이는 좋은 용매(Universal Solvent) 이다.
어는점은 0°C, 끓는점은 100°C로 고체, 액체, 기체의 상변화에 많은 에너지가 필요하다.
* 물은 다른 물질에 비해 녹는점과 끓는점이 높다.
* 염분이 증가하면 어는점이 낮아지며(빙점강하), 해수의 어는점은 -1.9°C 이다.
최대 밀도는 어는점인 0°C가 아닌 4°C에서 나타난다.
* 얼음의 밀도는 물 보다 작기 때문에 얼음은 물에 뜬다.
빛은 물을 수백m 이내 밖에 투과하지 못하지만, 소리는 물에서 수천 km를 이동할 수 있다.
물 분자의 구조
물 분자는 산소 원자에 수소 원자가 두개가 결합한 형태이며, 두개의 수소 원자 사이의 끼인각이 180°가 아닌 104.5°으로 수소 원자가 한쪽에 몰려있는 형태를 취한다.
* 2H+ + O2- → H2O
때문에 물 분자의 한쪽은 산소 원자의 (-)로 반대쪽은 수소 원자의 (+)를 띄어 극성을 가지게 된다.(물 분자가 마치 자석과 같다.)
물 분자의 비대칭 결합은 수소와 산소 원자의 전기음성도 차이 때문이다.
전기음성도는 양성자가 전자를 끌어 당기는 능력으로서 원소별로 차이가 있다.
결합하는 원소간의 전기음성도 차이에 따라 결합의 형태가 결정된다.
전기음성도 차이가 큰 경우 두 원소는 이온 결합을 한다.(두 이온의 전기적 특성에 의해 결합)
* 원자의 최외곽 전자는 2개 또는 8개를 갖춰 안정된 상태를 얻으려는 옥탯 규칙(우주 분야에서 언젠간 설명하겠음)에 따라 원소는 전자를 더 받거나(- 이온이 됨), 전자를 내놓아(+ 이온이 됨) 이온의 형태가 된다.
전기음성도 차이가 매우 작으면 무극성 공유 결합을 한다.
* 공유 결합은 옥탯규칙을 만족하기 위해 두 원소가 전자를 공유하는 것을 말한다.
* 무극성 공유 결합은 결합된 두 원소의 배치가 대칭적인 경우이다.
전기음성도차이가 0~1.67 사이인 경우 극성 공유 결합을 한다. 앞서 설명한 물 분자와 같이 비대칭의 형태로 결합하여, 분자가 자석과 같은 성질을 가진다.
* 수소는 최외곽 전자가 1개, 산소는 최외곽 전자가 6개 이다. 따라서 수소는 전자 1개를, 산소는 전자 2개를 얻고 싶어하며, 수소 2개의 최외곽 전자(2개)를 산소가 공유한다.(서로 윈윈..)
물 분자의 특성(극성)
물 분자의 극성에 따라 앞서 설명한 물의 특성을 이해할 수 있다.
자석들이 서로 엉켜 붙듯 물 분자 역시 극성을 띄므로 서로 끌어당긴다.(수소결합)
따라서 물은 표면장력이 세고, 모세혈관 현상과 같은 독특한 특징을 보인다.
* 모세혈관 현상은 모세혈관 같이 얇고 거미줄 같은 복잡한 크랙에 물을 흘려 넣으면, 크랙을 따라 물이 빠르게 이동하며 채워지는 현상이다. 물 분자의 수소결합에 의해 줄줄이 사탕처럼 물 분자들 끼리 서로를 끌어당겨 이동하기 때문에 나타나는 현상이다.
* 물이 모세혈관 같은 특성이 없다면 생명체는 몸 곳곳으로 영양분을 전달할 수 없을 것이다.
물은 매우 좋은 용매이다. 물에 소금을 넣으면 결합되어 있던 나트륨과 염소를 물 분자가 끌어 당겨 분리한다. 녹는 다는 것은 고체가 물 분자에 의해 이온으로 분해된다는 의미이다.
소금의 경우 용해되면, 물 분자에 의해 분해된 나트륨 이온과, 염소 이온이 물 분자 사이에 줄줄이 사탕처럼 엉켜 있게 된다. 또한, 나트륨 이온과 염소 이온이 다시 소금으로 결합하려는 것을 물 분자가 방해한다.(물 분자의 방해를 이겨내고 결합하면 고체가 되어 물에서 제거가된다.)
물질에 에너지를 가하면 물질을 구성하는 분자의 운동량이 커져서 고체는 액체로 액체는 기체로 상변화가 일어난다.
물 역시 에너지를 가하면 물 분자가 운동량이 커져 수증기로 떠나려고 하지만 물 분자의 수소결합으로 서로 끌어당기고 있기 때문에 많은 양의 에너지를 투입해야 겨우 수증기가 된다. 물의 끓는 점이 높은 이유이다.
이러한 특성으로 해양은 많은 양의 열 에너지를 저장할 수 있고, 기후를 조절하는 중요한 역할을 한다.
물이 에너지를 잃고 어는 경우, 물 분자는 극성에 의해 육각의 분자 배열을 보이고, 이로 인해 부피가 커져서(빈공간이 커져서) 밀도가 오히려 액체인 물 보다 작아진다.
물이 4ºC 인 경우, 운동량이 작기 때문에 물 분자가 서로 배열 없이 뭉쳐 있어서 밀도가 가장 높다.
얼음의 물 분자 배열(육각 배열)
소리는 파동으로서 탄성이 있는 물체를 따라 잘 전달된다.
물 분자는 수소결합에 의해 탄성을 가지고 있기 때문에 소리가 잘 전달되는 것이다. 물의 탄성은 컵에 물을 넘치기 직전까지 가득 채워높고 위를 눌러보면 알 수 있다.
물의 특성
물은 액체로서 큰 유동성을 가진다.
물은 표면장력이 크다.
물질을 매우 잘 녹이는 좋은 용매(Universal Solvent) 이다.
어는점은 0°C, 끓는점은 100°C로 고체, 액체, 기체의 상변화에 많은 에너지가 필요하다.
* 물은 다른 물질에 비해 녹는점과 끓는점이 높다.
* 염분이 증가하면 어는점이 낮아지며(빙점강하), 해수의 어는점은 -1.9°C 이다.
최대 밀도는 어는점인 0°C가 아닌 4°C에서 나타난다.
* 얼음의 밀도는 물 보다 작기 때문에 얼음은 물에 뜬다.
빛은 물을 수백m 이내 밖에 투과하지 못하지만, 소리는 물에서 수천 km를 이동할 수 있다.
물 분자의 구조
물 분자는 산소 원자에 수소 원자가 두개가 결합한 형태이며, 두개의 수소 원자 사이의 끼인각이 180°가 아닌 104.5°으로 수소 원자가 한쪽에 몰려있는 형태를 취한다.
* 2H+ + O2- → H2O
때문에 물 분자의 한쪽은 산소 원자의 (-)로 반대쪽은 수소 원자의 (+)를 띄어 극성을 가지게 된다.(물 분자가 마치 자석과 같다.)
물 분자의 비대칭 결합은 수소와 산소 원자의 전기음성도 차이 때문이다.
전기음성도는 양성자가 전자를 끌어 당기는 능력으로서 원소별로 차이가 있다.
결합하는 원소간의 전기음성도 차이에 따라 결합의 형태가 결정된다.
전기음성도 차이가 큰 경우 두 원소는 이온 결합을 한다.(두 이온의 전기적 특성에 의해 결합)
* 원자의 최외곽 전자는 2개 또는 8개를 갖춰 안정된 상태를 얻으려는 옥탯 규칙(우주 분야에서 언젠간 설명하겠음)에 따라 원소는 전자를 더 받거나(- 이온이 됨), 전자를 내놓아(+ 이온이 됨) 이온의 형태가 된다.
전기음성도 차이가 매우 작으면 무극성 공유 결합을 한다.
* 공유 결합은 옥탯규칙을 만족하기 위해 두 원소가 전자를 공유하는 것을 말한다.
* 무극성 공유 결합은 결합된 두 원소의 배치가 대칭적인 경우이다.
전기음성도차이가 0~1.67 사이인 경우 극성 공유 결합을 한다. 앞서 설명한 물 분자와 같이 비대칭의 형태로 결합하여, 분자가 자석과 같은 성질을 가진다.
* 수소는 최외곽 전자가 1개, 산소는 최외곽 전자가 6개 이다. 따라서 수소는 전자 1개를, 산소는 전자 2개를 얻고 싶어하며, 수소 2개의 최외곽 전자(2개)를 산소가 공유한다.(서로 윈윈..)
물 분자의 특성(극성)
물 분자의 극성에 따라 앞서 설명한 물의 특성을 이해할 수 있다.
자석들이 서로 엉켜 붙듯 물 분자 역시 극성을 띄므로 서로 끌어당긴다.(수소결합)
따라서 물은 표면장력이 세고, 모세혈관 현상과 같은 독특한 특징을 보인다.
* 모세혈관 현상은 모세혈관 같이 얇고 거미줄 같은 복잡한 크랙에 물을 흘려 넣으면, 크랙을 따라 물이 빠르게 이동하며 채워지는 현상이다. 물 분자의 수소결합에 의해 줄줄이 사탕처럼 물 분자들 끼리 서로를 끌어당겨 이동하기 때문에 나타나는 현상이다.
* 물이 모세혈관 같은 특성이 없다면 생명체는 몸 곳곳으로 영양분을 전달할 수 없을 것이다.
물은 매우 좋은 용매이다. 물에 소금을 넣으면 결합되어 있던 나트륨과 염소를 물 분자가 끌어 당겨 분리한다. 녹는 다는 것은 고체가 물 분자에 의해 이온으로 분해된다는 의미이다.
소금의 경우 용해되면, 물 분자에 의해 분해된 나트륨 이온과, 염소 이온이 물 분자 사이에 줄줄이 사탕처럼 엉켜 있게 된다. 또한, 나트륨 이온과 염소 이온이 다시 소금으로 결합하려는 것을 물 분자가 방해한다.(물 분자의 방해를 이겨내고 결합하면 고체가 되어 물에서 제거가된다.)
물질에 에너지를 가하면 물질을 구성하는 분자의 운동량이 커져서 고체는 액체로 액체는 기체로 상변화가 일어난다.
물 역시 에너지를 가하면 물 분자가 운동량이 커져 수증기로 떠나려고 하지만 물 분자의 수소결합으로 서로 끌어당기고 있기 때문에 많은 양의 에너지를 투입해야 겨우 수증기가 된다. 물의 끓는 점이 높은 이유이다.
이러한 특성으로 해양은 많은 양의 열 에너지를 저장할 수 있고, 기후를 조절하는 중요한 역할을 한다.
물이 에너지를 잃고 어는 경우, 물 분자는 극성에 의해 육각의 분자 배열을 보이고, 이로 인해 부피가 커져서(빈공간이 커져서) 밀도가 오히려 액체인 물 보다 작아진다.
물이 4ºC 인 경우, 운동량이 작기 때문에 물 분자가 서로 배열 없이 뭉쳐 있어서 밀도가 가장 높다.
얼음의 물 분자 배열(육각 배열)
소리는 파동으로서 탄성이 있는 물체를 따라 잘 전달된다.
물 분자는 수소결합에 의해 탄성을 가지고 있기 때문에 소리가 잘 전달되는 것이다. 물의 탄성은 컵에 물을 넘치기 직전까지 가득 채워높고 위를 눌러보면 알 수 있다.
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