쌍극자 쌍극자 상호작용

1. 본문

쌍극자-쌍극자 상호작용(dipole-dipole interaction)은 분자 사이에 작용하는 힘의 일종으로, 극성 분자가 갖는 영구 쌍극자 사이에 작용하는 정전기적 인력을 의미합니다.
발생 원리:

• 극성 분자: 전기 음성도 차이가 있는 원자들이 결합하면, 전기 음성도가 더 큰 원자 쪽으로 전자가 치우쳐 부분적인 음전하(δ-)를 띠고, 반대쪽은 부분적인 양전하(δ+)를 띠게 됩니다. 이렇게 분자 내에서 전하가 분리된 상태를 쌍극자라고 합니다.
• 정전기적 인력: 극성 분자들이 서로 가까워지면, 한 분자의 부분 양전하(δ+)와 다른 분자의 부분 음전하(δ-) 사이에 정전기적 인력이 작용합니다. 이러한 인력을 쌍극자-쌍극자 상호작용이라고 합니다.

• 영구 쌍극자: 순간적인 전자 분포의 불균형으로 발생하는 런던 분산력과 달리, 쌍극자-쌍극자 상호작용은 영구적인 쌍극자에 의해 발생하므로 더 강한 힘을 나타냅니다.
• 방향성: 분자들이 서로 유리한 방향으로 배열될 때 인력이 최대화되고, 불리한 방향으로 배열될 때 반발력이 작용하여 인력이 최소화됩니다.
• 온도 의존성: 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해져 분자들의 배열이 흐트러지므로, 쌍극자-쌍극자 상호작용의 크기는 감소합니다.
• 세기: 분자의 극성(쌍극자 모멘트의 크기)이 클수록 쌍극자-쌍극자 상호작용은 강해집니다.
• 영향: 쌍극자-쌍극자 상호작용은 극성 분자의 끓는점, 녹는점, 용해도 등 물리적 성질에 영향을 미칩니다. 비슷한 분자량을 가진 무극성 분자보다 극성 분자의 끓는점이 더 높은 경향을 보이는 것은 이러한 상호작용 때문입니다.

• 런던 분산력 (London dispersion force): 모든 분자 사이에 작용하는 가장 약한 힘입니다. 순간적인 쌍극자에 의해 유발됩니다.
• 쌍극자-유발 쌍극자 상호작용 (dipole-induced dipole interaction): 극성 분자와 무극성 분자 사이에 작용하는 힘입니다. 극성 분자가 무극성 분자에 유도 쌍극자를 생성하여 발생합니다.
• 수소 결합 (hydrogen bond): 전기 음성도가 큰 F, O, N 원자에 수소가 결합된 분자들 사이에서 나타나는 매우 강한 쌍극자-쌍극자 상호작용의 특수한 경우입니다.

• 아세톤(acetone) 분자 간의 쌍극자-쌍극자 상호작용
• 염화수소(HCl) 분자 간의 쌍극자-쌍극자 상호작용