분자 사이의 힘

분자 사이의 상호 작용과 물질의 상태
할로겐족에 속하는 염소, 브로민, 아이오딘은 모두 원자 2개가 결합하여 만들어진 이원자 분자이다. 그러나 이들은 분자 사이의 상호 작용의 세기가 달라서 표준 상태에서 염소는 기체(황록색), 브로민은 액체(적갈색), 아이오딘은 고체 상태로 존재한다.

I. 분자간의 힘

1. 이중극자-이중극자 인력(극성분자간의 힘)

①극성분자들 사이에 작용하는 정전기적 인력

②분자의 이중극자모멘트가 클수록 강하다

③이 힘이 클수록 물질의 녹는점, 끓는점이 높다

④예) ICl 결정속의 이중극자의 힘

 

2. 이중극자-유발이중극자 인력

①유발이중극자와 이것을 유발시킨 이중극자 사이의 인력

②편극 : 한 분자가 극성 분자에 접근할 때 그 분자의 전자들이

극성분자의 (+)전하가 있는 쪽으로 쏠리는 현상

 

3. 분산력

무극성분자가 어떤 순간에는 전자들이 한쪽으로 몰려 있어서 이중극자가 될 수 있다.

순간적인 이중극자에 의해 이웃한 원자또는 분자에 편극이 일어나서 이중극자가 유발되면

두 원자들 또는 분자들 사이에 인력이 작용하는데 이 힘을 분산력이라 한다.

①전자수가 많은 분자일수록 편극이 잘 일어남

②분자량이 클수록 전자수가 많기 때문에 큰 분산력이 작용한다.

③예) F2 < Cl2 < Br2 < I2 순으로 녹는점, 끓는점, 증발열이 증가

He < Ne < Ar < Kr < Xe < Fn

CH4 < CF4 < CCl4 < CBr4 < CI4

④분자량이 같은 무극성 분자일 경우 모양에 따라 끓는점, 증발열이 다름

예)SF6(대칭적이고 촘촘히 모임) < C10H22(길고 원통형)

왜?)더 구형의 분자들은 각 분자의 작은 부분만 접촉이 가능하기 때문에

순간 부분전하가 서로 가깝게 접근하기 힘들다

 

4. 수소결합

①이중극자-이중극자 인력이 비정상적으로 강한 경우를 수소결합이라 한다.

②수소결합에너지는 판데르발스 힘보다는 크고, 공유결합 에너지보다는 작다.

③공유결합물질들은 분자량이 커지면 반데르 발스 힘이 커지므로 일반적으로

끓는점이 높아지지만 수소결합으로 인해 HF, H2O, NH3가 가장 크다.

HCl < HBr < HI < HF

H2S < H2Se < H2Te < H2O

PH3 < AsH3 < SbH3 < NH3