안녕하세요, 건축사회환경공학부 20학번 박성준입니다.
교수님께서 환산 변수의 한계로 분자가 크면 대응 상태의 원리에 잘 맞지 않는다고 설명하시고, 작은 분자의 예로 질소, 메탄, 프로판, 그리고 에텐을 드셨습니다. 어떤 학우분께서 이 기체들의 공통점으로 비극성 물질이라고 답변하셨고, 교수님께서 극성/비극성의 문제가 아니라 분자의 크기의 문제라고 설명하신것으로 기억하는데, 극성 기체들은 dipole-diple moment가 활발히 일어나 대응 상태의 원리에 벗어날 것이라고 이해했는데 이해한 것이 맞는지, 혹은 제가 교수님의 설명을 잘못 기억하고 있는지 여쭤보고 싶습니다! 또한, 교재에 분자가 구형이 아니라면 대응 산태의 원리와 잘 맞지 않는다고 나와 있는데, 그 이유도 궁금합니다.
항상 좋은 강의 들을 수 있도록 도와주셔서 감사합니다!
교수님께서 수업 중 Principle of Corresponding State에 대해 "분자의 크기"를 강조하신 이유는 근본적으로 분자의 크기가 작으면 원형 모양과 유사해지기 때문입니다. 즉, 원형 분자에서 Principle of Corresponding State를 잘 만족하게 됩니다. 분자 크기 차원에서 보게 되면, 분자 크기가 커질수록 분자 내부 구조가 복잡해지고, 분자 간 상호작용이 상태방정식에서 사용하는 a, b 같은 간단한 파라미터만으로는 정확히 표현하기 어렵기 때문입니다.
그런데 학우님께서 말씀하신 극성 분자의 dipole-dipole interaction 영향도 분명히 존재합니다. 극성 분자는 추가적인 상호작용 때문에 비극성 분자보다 Principle of Corresponding State에서 벗어날 가능성이 큽니다. 다만 일반적으로는 이 극성의 영향보다는 분자 크기가 증가할 때의 영향이 더 크게 나타나기 때문에 교수님께서 특별히 크기를 강조하신 것입니다.
그리고 분자가 구형이 아닐 때 Principle of Corresponding State의 정확성이 떨어지는 이유는, 분자 간 상호작용에 방향성이 생기기 때문입니다. 구형이 아닌 분자는 특정 방향으로 더 강하거나 약한 힘이 작용하기 때문에, 간단한 a와 b 파라미터로 정확히 설명하기 어려워집니다.