2022140409 식품공학과 권용욱입니다. 지난 강의 내용 복기 중 궁금한 점이 생겨 질문 드립니다.
지난주 목요일 진행된 강의에서, 교수님께서 keesom interaction, london interaction, debye interaction을 설명하시면서 일반적인 분자(유도 쌍극자 및 영구 쌍극자 등이 모두 존재하는 상태)에서 london interaction이 물질 구성에 지배적인 영향을 미친다고 설명해주셨습니다.
수업 이후 각 interaction 자체의 영향력에 관해 더 알아보고자 정보를 찾아봤는데, 고분자에서는 london interaction이 크게 작용하고, 극성 물질이나 수소결합이 중요한 분자의 경우 keesom interaction이 더 크게 작용한다는 정보를 찾을 수 있었습니다. 이 정보의 정확성 여부와, 정확하다면 각 상황 및 분자에 따라서 공정 및 실험을 설계할 때 어떤 점을 중점적으로 고려할 수 있을지 궁금하여 질문을 드리게 되었습니다.
항상 양질의 강의를 해주시는 교수님과 도움주시는 조교님들 감사합니다.
학우님 안녕하세요,
말씀하신 3가지 intermolecular force에 관해 저도 추가로 조사하여 답변드리고자 합니다.
고분자에서는 london interaction이 크게 작용하고, 극성 물질이나 수소 결합이 중요한 분자의 경우에는 keesom interaction이 더 크게 작용한다는 정보를 찾으셨다고 하셨습니다. 해당 정보는 '대체적으로' 올바른 정보라고 생각합니다.
고분자의 경우, 더 많은 수의 전자와 더 큰 크기의 electron cloud를 가져 저분자보다 상대적으로 일시적인 induced dipole을 쉽게 만들어낼 수 있기 때문에 london interaction이 우세하게 작용할 수 있습니다. 그리고 분자 사이즈가 더 크기 때문에 분자의 표면적이 커서 분자 간의 상호작용이 더욱 많이 일어날 수 있어 그 힘이 크게 작용할 수 있습니다.
극성 분자의 경우, permanent dipole을 가져 강한 temporarily induced dipole인 london interaction을 넘어서 keesom interaction이 더욱 우세하고 작용할 수 있습니다. 그리고 수소 결합의 경우, keesom interaction의 종류 중 하나로 볼 수 있어 같이 설명이 될 것 같습니다.
그러나 제가 대체적으로 올바른 정보라고 생각한 이유는 고분자의 경우 무조건 london interaction이 우세하지 않을 수도 있기 때문입니다. 고분자이더라도 매우 강력한 permanent dipole을 가지거나 수소 결합을 가지는 경우, london interaction보다 keesom interaction이 우세할 수 있습니다. 따라서 분자의 크기보다는 polarity에 집중하여 'nonpolar macromolecule의 경우'라고 정보를 수정하는 것이 더욱 좋을 것 같습니다.
제 답변을 참고해주시고, 저도 아직 공부 중인 학생이기에 조교님과 교수님의 더욱 좋은 답변을 기다리시는 게 좋을 것 같습니다!
학우님 안녕하세요,
말씀하신 내용이 맞다 생각합니다. 고분자처럼 큰 분자에서는 London 상호작용이 더 중요하고, 극성 물질이나 수소결합이 중요한 경우에는 Keesom 상호작용이 주로 작용한다는 결과를 저 또한 조사하였습니다. 이걸 바탕으로 실험이나 공정을 설계할 때는, 예를 들어 고분자는 온도나 압력에 민감하니까 그 부분을 잘 조절해야 하고, 극성 물질은 용매나 조건을 맞춰서 상호작용을 최대화할 수 있다는 연구 결과도 대략적으로 찾았는데 이에 대해서는 더욱 논의가 필요하다고 생각합니다.
도움이 되셨길 바랍니다! 시간 괜찮으시면 제 질문에도 의견 공유 부탁드립니다 ^^