물교육

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물분자의 구조
물 분자는 어떤 모양일까?

물 분자는 어떻게 생겼을까? 나뭇잎 끝에 달린 아침이슬처럼 동그랗게 생겼을까? 아니면 각설탕처럼 네모일까? 산소를 가운데 놓고 두 개의 수소 원자와 두 쌍의 비결합 전자쌍을 이어보면 물 분자는 정사면체(삼각뿔) 모양입니다.

물 분자는 얼마나 작을까?

산소와 수소의 거리 : 0.957 옹스트롬(Å) / 수소-산소-수소의 결합각도 : 104.5 °
판 데르 발스 반지름(van der Waals radius) : 산소 = 1.4Å, 수소 = 1.2Å / 물 분자의 반지름 : 1.9Å

※ 옹스트롬(angstrom) : 약호로 A 또는 Å로 씁니다. 빛의 파장이나 물질 내의 원자 간 거리 등을 나타내는 데 쓰며,1868년 스웨덴의 물리학자 A.옹스트룀이 태양의 흡수 선을 측정할 때, 그 파장을 기록하는 데 이용되었습니다.1Å은 백억 분의 1미터입니다.
※ 판 데르 발스 반지름(van der Waals radius) : 다른 분자들에 속해 있는 두 원자가 접근할 수 있는 최소거리로 결정한 원자의 반지름을 말합니다.

물 분자는 자석이다.

물 분자를 이루는 수소-산소-수소의 결합은 104.5°의 각도를 이루고 있으며 구부러진 모양으로 보입니다. 물 분자의 이러한 불균형 구조 때문에 산소는 음전하(-)를 갖게 되고, 수소 원자 쪽은 양전하(+)를 가져 자석과 같은 성질을 가지게 되는데 이것을 ‘극성’이라고 합니다. 물의 이런 극성 때문에 물 분자는 서로 결합해서 큰 덩어리를 만들 수 있습니다. 이때 사용되는 서로 다른 물 분자 사이의 산소-수소 간의 결합을 '수소 결합'이라고 하는데, 우리가 물을 만지고 볼 수 있는 것은 수소결합 때문입니다. 물 분자는 공기보다 가벼워 서로 연결되어 있지 않으면 평상시 온도에서는 기체가 되어 모두 날아가 버리게 됩니다.

만약에 물 분자가 구부러진 모양이 아니었다면?

만약 물 분자가 곧은 구조를 가지고 균형을 이루었다면, 물 분자의 극성은 사라지고 수소 결합도 불가능하게 됩니다. 그렇게 되면, 물은 -80 ℃에서 끓어 우리가 사는 세상에서는 모두 기체가 되어 사라집니다. 강이나 바닷물은 물론이고, 생명체의 몸 안에 있는 물도 모두 기체가 되어 사라져 버릴 것입니다.

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