웅이 이야기

[이인식의 멋진과학] 몸으로도 생각한다

조선일보 | 입력 2011.03.27 00:55 | 수정 2011.03.28 11:07

극성과 비극성에 대해서   

서로 잘 섞이는지 안 섞이는지를 화학적으로 설명할 수 있는 것이 바로 극성과 비극성이다.

물의 경우는 극성물질의 대표적인 것이다.

그래서 소금같은 이온결합물질이나 암모니아 같은 극성물질은 물에 잘 녹아 들어간다.

하지만 기름은 비극성이라 물과 섞이지 않는다.

이렇게 분자들은 그 분자의 전기적 성질에 따라서 극성분자와 비극성분자로 나눈다.

분자가 극성결합으로 이루어지면 분자내의 전자 분포가 달라지는데 분자 내에서 (+)전하를 띠는 부분과 (-)전하를 띤 부분으로 갈라지면 극성분자가 된다.

이 때 그 정도에 따라서 극성 공유결합이 되고 어떤 것은 이온결합이 될 수 있는 것이다.

이온결합은 이러한 극성의 절정이라고 생각하면 된다.

분자 내의 원자들이 비극성결합으로만 이루어졌거나, 극성결합에 의해서 만들어졌더라도 전자의 분포가 분자 전체에 골고루 퍼져 분자가 전체적으로 같은 전기적 성질을 띠면 비극성분자가 된다.

비극성분자는 분자 내에 이동하고 있는 전자들의 움직임에 의해 순간적으로 나타나는 쌍극자에 의한 반데르발스힘이 분자들 사이의 인력으로 작용한다.

(그래서 분자량에 비례하는 인력을 가지고 있다.)

극성물질과 비극성물질은 서로 잘 섞이지 않으며, 극성물질은 극성물질과 비극성물질은 비극성물질과 잘 어울린다.

물론 극성과 비극성을 동시에 가지고 있는 것들도 있다.

비누같은 것이 그 대표적인 예이다.

그래서 물과 기름사이에 비누를 넣으면 둘을 섞이게 할 수 있는 것이다.

극성 비극성은 결합에 의해서 만들어지는 것이다.

결합이 이루어지는 경우 원소가 다를때 원소들의 전기음성도의 차이에 의해서 전자가 한쪽으로 쏠리게 되고 그래서 극성이 생기게 되는 것이다.

황이 다른 물질과 결합을 하면....그래서 결합의 극성이 될 수 있는 것이고 만약 이들이 대칭 구조를 가진다면 물질 전체로 봐서는 비극성 물질이 될 수 있는 것이다.

즉 극성 비극성은 공유결합에서 주로 이야기를 하는데 황의 경우 한개의 원소인 황자체만으로 구성이 되어지기에 이런 경우는 비극성이라고 볼 수 있을 것이다.

극성(친수성)/비극성(소수성)을 설명할때 물분자를 많이 이용한다.

※극성분자와 비극성분자

극성과 비극성을 설명하기위해 우선 전기음성도를 알아야 한다,

전기음성도는 아래정리와 같이 두 원자사이의 상대적 힘의 크기이다.

예를들어서 물분자는 극성을 나타내고 있다.

물은 또한 공유결합을 한다. 공유결합은 비금속성 원자끼리 주고 받는 결합으로

O원자는 2가 이온이 필요하고 H이온은 1가이온을 방출함으로서 안정한 상태가 된다.

따라서 한분자의 O이온과 두분자의 H이온이 만나서 안정한 상태의 공유결합을 한다.

그런데 O원자의 최외곽전자는 6개로 2분자만 공유결합을 하고 나머지 4분자는 비공유결합상태로 존재한다. 따라서 비공유결합쪽이 공유결합보다 힘이 크기 때문에 수소원자를 잡아당기고

또한 O는 H보다 전기음성도가 큼으로 잡아당긴다.

그래서 두 원자사이에 힘크기의 불균형이 일어나 물은 극성을 나타낸다.

여기에 비공유결합쌍은 다른 물분자와 수소결합을 형성한다.

그러나 비극성분자는 두원자의 전기음성도 차가 없기 때문에 비극성을 나타낸다.

◆전기 음성도(F>O>N)

1) 전기 음성도의 정의: 두 원자가 공유 결합을 이룰 때 두 원자 사이의 공유 전자쌍을 끌어당기는 힘의 상대적 세기

2) 전기 음성도의 경향

① 같은 주기 : 원자 번호가 증가할수록 전기 음성도가 커진다.

② 같은 족 : 원자 번호가 증가할수록 전기 음성도 작아진다.

③ 일반적으로 비금속성이 크면 전기 음성도가 크고, 금속성이 크면 전기 음성도가 작다.

◆극성&비극성

1) 무극성 공유 결합

① 두 원자의 전기 음성도값이 같은 원자들끼리의 공유 결합

② 전하가 두 원자들에 대칭적으로 분포되어 있어서 두 원자핵 근처에서의 전하의 분포는 동일하다.

③ H-H, F-F, O=O, N≡N 와 같은 동핵 2원자 분자들이 무극성 공유 결합을 한다.

2) 극성 공유 결합

① 전기 음성도값이 서로 다른 원자들끼리의 공유 결합

② 전기 음성도가 큰 원자 쪽이 전기적으로 음성(δ-)이 되고, 전기 음성도가 작은 원자 쪽이 전기적으로 양성(δ+)이 된다.

③ H-F, H-Cl 와 같은 이핵 2원자 분자들이 극성 공유 결합을 한다.

요점을 정리하면 극성분자는 대부분 전기음성도가 큰 O와 N이온을 가지면 극성이라고

생각하면 된다.  그리고 O/N이 없으면 비극성이라고 간단히 생각하면 된다.

예외적인것도 있지만 대부분 맞다.

 물질을 극성 비극성으로  나누기는 하지만 아세톤이나 세제같이 극성도 되고 비극성도 되는 경우도 있다.

그리고 같은 알콜이라고 해도...탄소수가 적을때는 물에 잘 녹지만 탄소수가 많아져서 비극성 부분이 길어지면 히드록시기를 가지고 있어도 물에 잘 안 녹게 된다.

1)극성과 비극성의 구분 기준은..?

물질이 전체적으로 전자 치우침이 있느냐..없느냐...하는 것이다.

결합이 극성이라도 물질이 대칭이라 전체적으로 비극성이 되는 경우도 있다.

2)물은 극성이라서 극성물질을 녹인다고...

그럼, 물에 녹는것은 모두다 아세톤에 녹게 되는것인가?

(아세톤은 극성과 비극성의 성질을 다 갖고 있으므로...)

이것은 정도와 성질의 문제라고 생각된다.

성질상...물에 더 잘 녹는 것이 있고 아세톤에 더 잘 녹는 것이 있다.

3)그럼, 아세톤에 녹지않는 물질은 없는것인가?

아세톤에도 녹지 않는 물질도 있다.

이것도 정도의 문제라고 볼 수 있다.

4) 에탄올과 에테르는 극성인가? 비극성인가?

에탄올을 보통 극성용매로 취급하고 에테르는 비극성 용매로 취급한다.

5)물에 녹지않는 나프탈렌이 에탄올에 녹으니깐 에탄올도 아세톤과

같은 성질을 같고 있는가?

에탄올과 물은 아주 잘 섞이지만 물에 녹지 않는 것이 에탄올에 녹기도 한다.

극성 비극성을 전체적으로 분류를 할 수 있지만 꼭 이것만으로 녹고 안녹고가 결정되는 것이 아니라 자체 분자의 구조에도 영향을 받는다고 볼 수 있다.

CCl4는 비극성이다.

이유는 전자가 한쪽으로 치우치지 않는다것

왜 --사면체로 똑같이 당기기 때문

물과 섞이지 않는다는것

가져온 곳 : 

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글쓴이 : 노력하는 곰| 원글보기