공유결합 물질의 끓는점 차이. 흑연과 다이아몬드의 높은 끓는점

공유결합 물질의 끓는점 차이. 흑연과 다이아몬드의 높은 끓는점

 

 

분자상태 물질의 끓는점과

원소상태 물질의 끓는점 차이가 많이 나는 이유

 

 

분자성 공유결합 물질의 끓는점과

원자성 공유결합 물질의 끓는점 차이가 많이 나는 이유

 

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▶ 참고: 제12장 고체 및 신소재. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/15282 ]

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같은 공유결합이라도,

결합의 형태가 다르기 때문입니다.

( 관련 글 https://ywpop.tistory.com/2984 )

 

 

 

H2O, NH3, CH4, CO2, N2, O2 등은

일반적인 공유결합으로 이루어진 물질들이며,

각각의 물질과 물질은 공유결합으로 결합되어 있지 않습니다.

 

예를 들면, CH4와 CH4 사이에는 공유결합이 존재하지 않습니다.

다만, 공유결합(화학결합)보다 훨씬 더 약한

분자간 힘으로 상호작용하고 있을 뿐입니다.

 

이 분자간 힘 때문에

H2O, NH3, CH3OH 등은 상온에서 액체 상태로 존재합니다.

( 참고: 분자간 힘 https://ywpop.tistory.com/2579 )

 

 

 

그러나

탄소의 동소체인 흑연과 다이아몬드, 그리고 SiO2 등은

( 단, SiO2는 화합물. )

 

위의 물질들과 동일한 공유결합으로 이루어져 있기는 하지만,

이들 물질들은 상하좌우, 사방팔방으로

연속해서 공유결합으로 결합되어 있습니다.

( 금속결합으로 이루어진 금속 고체의 결정 구조와 유사합니다. )

 

이런 공유결합 형태를 “그물-구조 공유결합”이라고 합니다.

( 참고: 공유성 그물구조 고체 https://ywpop.tistory.com/3064 )

 

영어로는 “network covalent bonding”이라 합니다.

 

 

 

 

[그림] diamond with a continuous network of carbon atoms.

탄소(C) 원자들의 공유 결합으로 이루어진 물질.

 

 

 

 

[그림] silicon dioxide or quartz with a continuous three-dimensional network of SiO2 units.

 

 

 

수많은 원소들 또는 화합물들이

연속해서 공유결합으로 결합되어 있기 때문에,

이들 물질들은 대부분 상온에서 고체 상태로 존재합니다.

( 관련 글 https://ywpop.tistory.com/3064 )

 

 

 

[참고] 분자가 아닌 원소

흑연, 다이아몬드와 같은 그물구조 공유결합 화합물은

분자가 아닌 원소이다.

---> 흑연, 다이아몬드는 분자라고 부를 수 없다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2984 )

 

 

 

[한 줄 정리]

공유결합의 형태(방식)가 다르기 때문에, 끓는점 차이가 많이 난다.

 

 

 

 

[참고] 상온에서 기체 또는 액체 상태로 존재하는 물질과

상온에서 고체 상태로 존재하는 물질은

끓는점 차이가 많이 날 수밖에 없습니다.

끓는다는 현상이 액체 상태에서 기체 상태로 변하는 것인데,

액체는 바로 기체가 되지만,

고체는 일단 녹아서 액체가 된 다음, 다시 기체가 되기 때문입니다.

 

 

 

 

[참고] 공유결합으로 이루어진 설탕은 상온에서 고체 상태이지만,

그렇다고 설탕의 결합 형태가 그물구조 공유결합은 아닙니다.

설탕의 몰질량(분자량)이 크기 때문에, 즉 큰 값이기 때문에,

그만큼 분자간 힘이 강해서 고체 상태로 존재하는 것입니다.

 

 

 

 

[참고] 설탕과 다이아몬드의 녹는점 차이가 큰 까닭

설탕(C12H22O11)은 작은 분자이고,

다이아몬드는 거대한 그물-구조형 원소이기 때문입니다.

 

가령, 설탕과 다이아몬드를 구성하는 원자가 1000개 있다면,

설탕은 45개 원자끼리 화학 결합하여 1개 설탕 분자를 만든 다음,

1000 / 45 ≒ 22개 설탕 분자끼리는

화학 결합이 아닌 분자간 힘으로 상호작용하고 있을 뿐인데 비해,

다이아몬드는 1000개 원자가 전부 화학 결합하고 있습니다.

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/8962 ] 공유결합과 이온결합의 끓는점

 

 

 

[키워드] 설탕의 녹는점 기준문서, 다이아몬드의 녹는점 기준문서, 그물구조형 공유결합 기준문서, 그물구조 공유결합 기준문서, 그물구조형 공유결합 사전, 그물구조 공유결합 사전, 그물구조 사전