이번에는 물과 용매에 대해서 알아보겠다. 물은 극성 용매인데, 이것은 분자의 한쪽 끝에는 부분적인 양전하가 있고 다른쪽 끝으로는 부분적 음전하가 있다는 것을 의미한다. 이러한 극성은 소금, 설탕, 그리고 산과 같은 극성 물질에 대한 훌륭한 용매를 만든다. 사실 물은 많은 물질들을 녹일 수 있기 때문에 종종 "범용재"라고 불린다.
물과 다른 용매 사이의 관계는 복잡하고 용질 분자의 극성, 크기, 모양과 같은 다양한 요인에 의존한다. 일반적으로 물과 같은 극성 용매는 극성 용질을 용해시키는 반면 비극성 용매는 비극성 용질을 용해시킨다. 물이 극성 물질을 용해시키는 능력은 다른 극성 분자와 수소 결합을 형성하는 능력 때문이다. 수소 결합은 한 물 분자의 수소 원자에 대한 부분 양전하가 다른 물 분자의 산소 원자에 대한 부분 음전하로 끌릴 때 발생한다. 이것은 용질 분자를 둘러싸고 상호작용하는 물 분자들의 네트워크를 만들어내고, 효과적으로 그것들을 떼어내고 물에 녹인다.
반면에 벤젠이나 헥산과 같은 비극성 용매는 극성 용질과 수소 결합을 형성하는 능력이 없다. 대신 그것들은 지방, 기름, 왁스와 같은 비극성 용질을 용해시키는 데 더 적합하다. 비극성 용매에서 분자들은 분자들의 일시적인 쌍극자들 사이의 약한 상호작용인 반 데르 발스 힘을 통해 서로에게 끌린다.
물은 또한 소수성 상호작용이라고 불리는 과정을 통해 비극성 용질과 상호작용할 수 있다. 소수성 분자는 부분 전하를 띠지 않아 물에 잘 녹지 않는 분자이다. 하지만 소수성 분자가 물 분자에 둘러싸여 있을 때, 물 분자는 소수성 분자와의 접촉을 최소화하는 방식으로 스스로 배열하여 소수성 분자 주위에 물 분자의 주머니 또는 껍질을 만든다. 이 소수성 상호작용은 단백질과 세포막과 같은 복잡한 구조를 안정화시킬 수 있다.
물과 다른 용제 간의 관계는 온도와 압력에도 영향을 받는다. 일반적으로 용매의 온도를 증가시키면 분자의 증가된 에너지가 용질-용질 상호작용을 촉진하기 때문에 용질 용해 능력이 증가한다. 압력을 증가시키는 것은 또한 용매의 밀도와 용질과 용매 분자 사이의 충돌 횟수를 증가시킴으로써 용매 내 용질 용해도를 증가시킬 수 있다.
요약하자면, 물은 수소 결합을 통해 극성 용질을 용해시키는 독특한 능력을 가진 극성 용매이다. 비극성 용제는 비극성 용질을 용해하는 데 더 적합하다. 하지만 물은 또한 소수성 상호 작용을 통해 비극성 용질과 상호 작용할 수 있다. 물과 다른 용매 사이의 관계는 온도와 압력뿐만 아니라 용질 분자의 극성, 크기, 모양과 같은 다양한 요인에 의해 결정된다.
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