김영평생교육원 선수과목 화학개론 다음 표에 보여준 물질(메탄, 에탄, 부탄)의 끓는점이 차이가 나는 이유를 설명하고 이 설명을 바탕으로 프로판의 끓는점을 예측하시오

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문서 내 토픽

• 1. 끓는점의 정의와 분자간 인력의 이론적 배경

  끓는점이란 액체의 증기압과 외부 압력이 같아지는 온도이며, 정상 끓는점은 증기압이 표준 대기압과 같아지는 온도를 의미한다. 분자간 인력에는 분산력, 쌍극자-쌍극자 인력, 수소 결합이 있으며, 이러한 분자간 인력이 클수록 끓는점이 높아진다.

• 2. 메탄, 에탄, 부탄의 끓는점 차이 이유와 프로판의 끓는점 예측

  메탄, 에탄, 부탄은 모두 무극성 알케인 분자로, 분자량이 증가할수록 분산력이 커져 끓는점이 높아진다. 이를 바탕으로 프로판의 분자량이 에탄보다 크므로 끓는점이 에탄보다 높을 것으로 예측된다.

• 3. 메탄과 물, 물과 옥탄의 끓는점 차이 이유

  메탄은 무극성 분자, 물은 극성 분자이므로 분자량이 비슷해도 물의 끓는점이 더 높다. 물과 옥탄은 극성 차이가 있지만, 옥탄의 분자량이 물보다 크기 때문에 분산력이 크게 작용하여 옥탄의 끓는점이 더 높다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 끓는점의 정의와 분자간 인력의 이론적 배경

  끓는점은 일정한 압력 하에서 액체가 기체로 전환되는 온도를 의미합니다. 이는 분자 간 인력과 밀접한 관련이 있습니다. 분자 간 인력은 분자 사이에 작용하는 인력으로, 이는 분자의 극성, 분자량, 분자 구조 등에 따라 달라집니다. 극성 분자 사이에는 쌍극자-쌍극자 인력이 작용하고, 비극성 분자 사이에는 런던 분산력이 작용합니다. 이러한 분자 간 인력은 분자들이 응집되어 있는 정도를 결정하며, 이는 끓는점에 직접적인 영향을 미칩니다. 분자 간 인력이 강할수록 분자들이 더 강하게 결합되어 있어 더 높은 온도에서 기화되므로, 끓는점이 높아집니다. 따라서 분자 간 인력의 이론적 배경을 이해하는 것은 끓는점 현상을 설명하는 데 매우 중요합니다.

• 2. 메탄, 에탄, 부탄의 끓는점 차이 이유와 프로판의 끓는점 예측

  메탄, 에탄, 부탄은 모두 탄화수소 화합물이지만 분자량과 구조가 다르기 때문에 끓는점이 다릅니다. 메탄은 가장 작은 분자량을 가지고 있어 분자 간 인력이 가장 약하므로 가장 낮은 끓는점을 가집니다. 에탄은 메탄보다 분자량이 크고 분자 간 인력이 강해 더 높은 끓는점을 가집니다. 부탄은 에탄보다 분자량이 크고 분자 간 인력이 더 강해 가장 높은 끓는점을 가집니다. 프로판의 경우, 메탄, 에탄, 부탄의 끓는점 경향을 고려하면 메탄과 에탄의 중간 정도의 끓는점을 가질 것으로 예측할 수 있습니다. 실제로 프로판의 끓는점은 약 -42°C로, 메탄(-161.5°C)과 에탄(-88.6°C)의 중간 정도의 값을 가집니다. 이는 프로판의 분자량과 분자 간 인력이 메탄과 에탄의 중간 정도라는 것을 의미합니다.

• 3. 메탄과 물, 물과 옥탄의 끓는점 차이 이유

  메탄과 물, 물과 옥탄의 끓는점 차이는 분자 간 인력의 차이에 기인합니다. 메탄은 비극성 분자이므로 분자 간 인력은 주로 런던 분산력에 의해 결정됩니다. 반면 물은 극성 분자이므로 수소 결합이라는 강한 분자 간 인력이 작용합니다. 따라서 물의 끓는점은 메탄보다 훨씬 높습니다. 옥탄은 탄화수소 화합물로 비극성 분자이므로 분자 간 인력은 주로 런던 분산력에 의해 결정됩니다. 물은 극성 분자이므로 수소 결합이라는 강한 분자 간 인력이 작용합니다. 따라서 옥탄의 끓는점은 물보다 훨씬 높습니다. 이처럼 분자의 극성과 분자 간 인력의 차이가 메탄, 물, 옥탄의 끓는점 차이를 설명할 수 있습니다. 극성이 클수록, 분자 간 인력이 강할수록 끓는점이 높아지는 경향을 보입니다.