수질관리 122회 1교시 문제 13. 물의 수소결합(Hydrogen Bond)과 특징

답 1. 물의 수소결합

- 물은 생물체 구성성분 중에 가장 큰 부분을 차지

- 물은 또한 생물체를 유지하기 위한 특이한 성질 보유

- 이러한 특이한 성질은 수소(H) 2개와 산소(O)원자 1개가 공유결합을 이루고 있는 구조 때문이며, 이를 물의 수소결합이라 함

- 물이 가지고 있는 두 개의 수소원자가 산소 양쪽에 곧은 직선으로 붙어 있지 않고, 104.5°의 각도를 이루고 있어, 전기적으로 극성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 다른 극성 분자들에 비해서도 수소결합이라는 상당히 강한 분자 사이의 인력을 갖게 됨

답 2. 물의 수소결합 특징

1) 높은 끓는점과 비열

- 물은 수소결합으로 인해 물 분자 사이의 인력을 끊을 때 많은 에너지 필요

- 따라서 물의 온도를 높이기 위해서는 많은 에너지가 필요

- 물은 수소결합 특성에 의해 열 에너지를 흡수해도 쉽게 뜨거워지지 않으며, 생명체의 체온을 일정하게 유지하여, 생명체가 살아가는데 있어 중요한 역할을 함

2) 고체상태일 때, 부피가 커지고 밀도가 작아짐

- 대부분의 물질은 액체가 고체로 바뀌면서, 입자들 사이의 거리가 가까워지기 때문에 부피가 줄어들고 밀도는 커짐

- 그러나 물은 얼음이 될 때, 수소 결합이 강해지면서 물 분자들이 육각형 구조를 이루게 되고, 그 사이에 빈 공간이 생겨, 부피가 10% 정도 증가하게 되어 밀도 감소

- 따라서 얼음의 밀도는 물보다 작아져 물 위에 뜨게 됨