[스크랩] 물의 성질과 구조, 해리 온도

물의 조성
물은 수소 2, 산소 1로 되어 있는 물질이며, 화학식은 H₂O이다. 천연의 물을 여러 가지 방법으로 정제한 증류수는 이 화학식과 일치한다. 물은 우리의 주변에 다량으로 존재하며 정제하기 쉬우므로, 옛날부터 여러 가지 표준으로 사용되었다.

예를 들면, 물의 끓는점과 녹는점을 온도의 표준으로 정하여, 이 사이를 100등분하여 섭씨온도로 하고, 또 4℃의 물 1cm³의 무게를 1 g으로 하였다. 그러나 물리적 측정이 정밀해짐에 따라 순수한 물의 조성이 문제가 되어, 수소의 동위원소(同位元素) ¹H, D와 산소의 동위원소 ¹6O, ¹7O, ¹8O이 확인되었으며, 천연의 물은 이들의 각종 혼합물임이 알려졌다. 이중에서 D₂¹6O은 순수하게 분리된다. 또 바닷물과 같은 물은 중수농도(重水濃度)가 보통의 천연수보다 약간 높다.

물의 정제
순수한 물을 얻는 데도 보통 물을 증류하거나 이온교환수지를 사용하여 여러 가지 양이온 및 음이온을 제거하는 방법이 취해진다. 증류에 의한 방법은 이것을 몇 번 반복함으로써 대개 순수한 물을 얻을 수 있으나, 물은 많은 물질을 용해시키기 쉬워서 이때 사용되는 용기를 용해시키기 때문에 보통 석영용기(石英容器) 등을 사용하여 이것을 방지한다.

천연수를 음료수로 사용하기 위해서는 토사(土砂)·진애(塵埃) 등을 제거하기 위하여 모래와 자갈 등에 통과시켜 여과하고, 콜로이드상 물질은 백반(白礬) 등에 의하여 침강시키고 표백분·염소·자외선 등으로 살균한다. 천연수를 적당히 처리하여 인공적 목적에 사용하기 위하여 행하는 분석을 물분석이라 하는데, 최근에는 음료수의 수원오탁(水源汚濁)이 문제가 되고 있어 많이 시행되고 있다.

물의 성질
증류수는 무색 투명, 무미·무취의 액체이다. 알칼리금속 및 알칼리토금속과는 상온에서, 마그네슘은 열수(熱水)와, 또 가열한 철은 수증기와 각각 반응하여 수소를 방출하고 금속의 수산화물 또는 산화물을 만든다. 많은 금속의 산화물과 반응하여 수산화물을 만들고, 비금속의 산화물과 반응하여 산소산(酸素酸)을 만든다.

물은 1atm, 0℃에서 응고하여 얼음이 된다. 이것은 보통의 얼음(얼음I)에 대한 값이고, 이 밖에 고압하(高壓下)에서는 얼음 II, III, IV, V, VI, VII 등이 알려져 있다. 또, 물은 100℃에서 끓어 수증기가 된다.

수증기는 고온이 되면 다음과 같이 해리 (물 분자가 산소분자와 수소 분자로 나뉘는 것) 하기 시작하고, 2H₂O _<===>  2H₂+O₂ 1기압하에서는

0.000745%(1,200℃),

0.0197% (1,500℃),

0.504%(2,000℃),

11.1%(3,000℃)

씩 각각 해리된 상태가 된다.

(è 3000^oC의 초고열에도 물분자 10개 중 1개 정도만 분리됨.)

물의 구조
수증기 중에서는 독립된 분자인 H₂O로 존재하고, 그 구조는 이등변삼각형이다. 보통의얼음 결정 속에서 물분자는 수소결합에 의하여 인규석형(鱗硅石型) 구조를 가진다. 이 때, O－H……O (2.76Å) O－H (1.01Å) 으로, 6개의 산소원자로 된 고리가 3차원적으로 연속된 구조를 보여 주고 있으며, 물분자 사이에는 상당한 공간이 생긴다. 이 때문에 얼음이 물보다 가벼워진다. 보통의 물은 이 얼음의 결정이 여러 부분에서 끊어져 생기는 것이며, 저온에서는 수소결합에 의한 물분자의 회합(會合)이 남아 있어서 물은 (H₂O) 으로 존재할 것으로 생각된다. 상온 부근에서는 n은 1,000 전후가 되고, 고온이 되면 회합의정도가 낮아진다.

 

출처 : http://k.daum.net/qna/kin/home/qdetail_view.html?boardid=MC007&qid=0F9Rl&q=%B9%B0%C0%C7%C7%D8%B8%AE

출처 : 물의 성질과 구조, 해리 온도

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