안녕하세요, 생명공학부 23학번 김나영입니다.
강의 중 교수님께서 분자량이 클수록 PCS EOS(principle of corresponding states)로부터 크게 벗어나 그 정확성이 떨어진다고 설명해주셨습니다. 그리고 교재 내에는 PCS EOS가 spherical molecule에는 잘 맞으나, 분자가 non-spherical하거나 polar할 때 잘 맞지 않는다고 기재되어 있습니다.
이에 관해 추가로 조사한 결과, non-spherical하거나 polar한 경우 molecular orentation이 존재하고 intermolecular force들이 이에 영향을 받기 때문에 PCS를 통해 설명하기 어려워진다는 것이라고 찾아볼 수 있었습니다.
해당 정보가 맞는지 확인해주시고, PCS EOS의 정확성에 영향을 미치는 요인으로 언급된 분자량(molecular weight), 분자 모양(spherical/non-spherical), 그리고 극성(polarity)이 서로 유기적으로 연결되어 설명할 수 있을 것 같으나, 그래도 이 중 가장 큰 영향을 미치는 요인은 무엇인지 궁금합니다.
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.
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.
화학과 이준희입니다.
저도 PCS가 분자의 모양을 극성으로 가정하여 도입한 개념이기 때문에 교수님께서 그렇게 설명해주신 것이라고 이해했는데요, 교재에서 polar일때인 경우도 언급한 이유는 PCS에서 가정한 런던분산력 이외에 dipole-dipole intraction이나 수소결합같은 다른 분자간 상호작용이 발생하였기 때문이라고 생각했습니다. 그래서 polarity가 PCS EOS에 조금 더 큰 영향을 미치지 않을까 생각해봅니다.
Principles of Corresponding States가 분자가 spherical 함을 가정하고 환산 변수를 도입한 것으로 알고 있습니다. 따라서 분자 모양이 가장 큰 영향을 준다고 생각합니다. 틀릴수도 있어서 조교님 답변 참고하시면 좋을 것 같습니다!