제 12 장. 액체와 고체 12-1 액체와 고체의 분자 운동 고체 (solid) 분자운동에너지 << 분자간 인력에너지  Definite volume and shape  High density  Incompressible  Vibrate about fixed position 액체 (liquid) 분자운동에너지  분자간 인력에너지  Assumes the shape of container with definite volume  High density  Slightly compressive  Slide past one another freely 기체 (gas) 분자운동에너지 >> 분자간 인력에너지  Assumes the shape of container with indefinite volume  Low density  Very compressible  Free motion

12-2 분자간 인력과 상변화 분자간의 힘 (intermolecular interaction); 분자내의 힘 (intramolecular interaction);  쌍극자 - 쌍극자 상호작용 (dipole-dipole interaction)  이온 - 쌍극자 상호작용 (ion-dipole interaction) Na + Cl

 수소결합 (hydrogen bonding)

- 분자내 수소결합 (intramolecular hydrogen bonding)

 분산력 (dispersion force) - 유발 쌍극자 (induced dipole) 구형 전하분포, 쌍극자 =0 양이온의 접근, 유발 쌍극자 발생 이온 - 쌍극자 작용 쌍극자의 접근, 유발 쌍극자 발생 쌍극자 - 유발 쌍극자 상호작용 - 순간 쌍극자 (instantaneous dipole)

- 유사한 비극성 분자들의 녹는점, 끓는점 ( o C) 화합물녹는점끓는점화합물녹는점끓는점 CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 C 4 H 10 C 6 H CF 4 CCl 4 CBr 4 F 2 Cl 2 Br 편극도 (polarizability) ; 유발 및 순간 쌍극자의 양을 편극도로 나타낼 수 있으며, 이 편극도는 전자가 많을수록, 즉 분자가 클수록 크게 나타난다. 따라서 분산력은 전자수가 많고 크기가 클수록 강하다.

- 분자간 전체 상호작용 에너지에 기여하는 인자 분자 쌍극자모멘트 (D) 쌍극자 - 쌍극 자 에너지 분산에너지전체에너지 몰기화열 (kJ/mol) Ar CO HCl NH 3 H 2 O  a 36 a a 수소결합

액체상태 (Liquid State) 12-3 점도 (viscosity) Ostwald 점도계 화합물 점도 (cp, N s /m 2 ) 화합물 점도 (cp, N s /m 2 ) 공기 C 6 H 6 H 2 O CH 3 OH C 2 H 5 OH Glycerol Ethylene Glycol  0.02   0.9   15 Ethyl ether Acetone Benzene CCl 4 Hg Blood  4

12-4 표면장력 (surface tension) 12-5 모세관 작용 (capillary action) 물 응집력 (cohesive force) > 부착력 (adhesive force) 수은 응집력 (cohesive force) < 부착력 (adhesive force)

12-6 증발 (evaporation, vaporization) 운동에너지 분포

12-7 증기압 (vapor pressure)  H vap ; 기화열 (heat of vaporization)

고체상태 녹는점 (melting point, freezing point) 고체 액체 가열 온도 기체의 온도 증가 기화 액체의 온도 증가 용융 고체의 온도 증가 흡열 발열 기체의 냉각 액체의 냉각 고체의 냉각 응축 응고  H fus ; 용융열 (heat of fusion)

12-12 고체의 승화 (sublimation) 와 증기압  H sub ; 승화열 (heat of sublimation)  H sub =  H fus +  H vap 고체 기체 상도표 (phase diagram) 삼중점 (triple point) 임계온도 (critical temperature) 임계압력 (critical pressure)

12-13 비결정성 고체와 결정성 고체 결정성 (crystalinity) 결정격자 (crystal lattice); 단위세포 (unit cell); 결정성 고체의

Unit cellCrystal lattice Cubic ( a=b=c,  90 o ) 단순입방격자 simple cubic crystal lattice 체심입방격자 body centered cubic crystal  면심입방격자 face centered cubic crystal  Tetragonal ( a=b  c,  90 o ) simple tetragonal crystal lattice body centered tetragonal  Ortho- rhombic ( a  b  c,  90 o ) simple orthorhomic  body centered orthorhomic  face centered orthorhomobic end centered orthorhomobic 14 Bravais crystal lattices

Unit cellCrystal lattice Rhombo- hedral ( a=b=c,  90 o ) rhombohedral crystal lattice Monoclinic ( a  b  c,  90 o,  90 o ) simple monoclinic crystal lattice end centered monoclinic crystal lattice Triclinic ( a  b  c,  90 o ) triclinic crystal lattice Hexagonal ( a= b  c,  90 o,  120 o ) 육방결정 격자 Hexagonal crystal lattice

 채우기 효율 (packing efficiency) - 단순입방격자 (scc) 단위 세포당 원자수 = 한 구의 부피 = 단위 세포의 부피 = a 3 ( 최대 ) 채우기 비율 = - 체심입방격자 (fcc) 단위 세포당 원자수 = 한 구의 부피 = 단위 세포의 부피 = a 3 ( 최대 ) 채우기 비율 =

- 면심입방격자 (fcc) 단위 세포당 원자수 = 한 구의 부피 = 단위 세포의 부피 = a 3 ( 최대 ) 채우기 비율 = 최근접 거리 예제 12-7.Ag 는 fcc 구조, a = Å a) 근접 원자간의 거리, b) 원자반지름 = c) 인접원자의 갯 수 =

 최조밀 쌓기 (close packing) close packing 에는 cubic close packing (ccp) 와 hexagonal close packing (hcp) ABA 형 ABC 형

 금속 고체 - 주로 bcc, fcc, hcp 구조를 가진다. - 자유전자의 delocalization 에 의한 결합 - 전도성이 우수하다. - Li, K Ca, Cu, Cr, Ni 등  이온 고체 - 양이온과 음이온의 정전기적 인력에 의한 결합 - 고체상태에서는 부도체 - 용융 또는 수용액에서 도체 - 녹는점이 높다. - 딱딱하나 부서지기 쉽다. - NaCl, CaBr 2, K 2 SO 4 등

 분자 고체 - 분자간 수소결합, 쌍극자 - 쌍극자, 분산력 등에 의한 결합 - 결정성이 매우 약하다 - soft, 녹는점이 낮다. - 전기전도도, 열전도도가 낮다. - 얼음, 설탕 (C 12 H 22 O 11 ), 드라이아이스 (CO 2 ), I 2, P 4, S 8 등

 공유결합 고체 - 원자간의 공유결합에 의해 결정 형성 - 매우 단단, 녹는점이 매우 높다. - 전기전도도, 열전도도가 낮다. SiO 2