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H2O

일반
이름
화학식 H2O
물리적 성질
분자량 18.01528 g/mol
녹는점 273.15K ( 0 °C , 32°F )
끓는점 373.15K ( 100 °C , 212°F )
밀도 1g/ml
상온에서의 상태 액체
상온에서의 색 무색
열화학적 성질
ΔfH0gas -241.83 KJ/mol
ΔfH0liquid -285.83 KJ/mol
ΔfH0solid -291.83 KJ/mol
S0gas, 1 bar</sup> 188.84 J/K·mol
S0liquid, 1 bar</sup> 69.95 J/K·mol
S0solid, 1 bar</sup> 41 J/K·mol
안전성
섭취 살아가는 데에 없어서는 안 되지만, 과량 섭취하면 흡수 지연으로 인해 두통, 경련 등을 일으켜 특히 운동 선수에게 치명적일 수 있다.
흡입 비독성. 의 폐표면 활성제를 녹일 수 있다. 물속에서의 질식사를 익사라고 한다.
피부 오래 담겨 있을 경우 피부박리가 생길 수 있다.
위험하지 않다.
가능한 한 SI 단위계를 사용했고, 따로 언급되지 않았을 때에는 표준 온도 압력 조건이다.

은 표준 조건(상온 1기압)에서 무색 투명하고, 무취무미의 액체 물질이다. 물은 수소 화합물이면서 산소 화합물이다.

생명을 유지하는 데에 없어서는 안 되는 물질로 지구 위의 거의 모든 곳에서 발견되며, 지표면의 70% 정도를 덮고 있다. 물은 가장 보편적인 용매고체 상태인 것을 얼음, 기체 상태인 것을 수증기라고 부른다.

구성

물 분자는 두 개의 수소 원자와, 하나의 산소 원자가 공유결합을 하여 104.5˚구부러진 굽은형 구조를 이루고있다. 화학식H2O이다. 물은 극성 분자이므로, 좋은 무기 용매이다. 물의 분자는 평상시에는 수소산소가 쉽게 분리되지 않으나 전기분해와 같은 강한 에너지를 가해주면 분리가 가능해진다.

존재

물은 지구에서 대부분 바다에 액체 형태로 존재한다. 인공적으로는 수소와 산소를 혼합한 뒤 방전을 일으켜서 만들어 낼 수 있다.

상태

고체 (얼음)

물 분자는 1기압 내에서 섭씨 0도, 화씨 32도에서 응결된다. 그런데 물이 응결할 때는 다른 분자들과는 달리 부피가 약 10%정도 증가하는데, 이는 물 분자 사이의 수소 결합이 강해지면서 육각구조를 만들고 이 사이에 빈 공간이 생기게 되기 때문이다. 물의 밀도는 섭씨 3.98도에서 가장 높은데 그 이유는 온도가 더 내려가면, 물 분자는 얼음과 비슷한 육각구조를 만들어 약간의 빈 공간이 생기기 때문이다. 이러한 공간은 얼음이 될 때에 생기는 것에 비하면 크지 않으나 여전히 밀도에 영향을 준다.

액체 (물)

물 분자는 상온에서 보통 액체로 존재한다. 액체 상태인 물은 섭씨 3.98도에서 밀도가 가장 높다.(1000kg/m3)

기체 (수증기)

물 분자는 섭씨 100도에서 끓어 기화된다. 100도에서 수증기의 부피는 액체 상태의 물 부피에 비해 1700 배 정도 증가한다. 한편 물은 다른 액체보다 끓이기 어려운데 이는 물을 끓일 때 쓰이는 에너지의 일부가 수소 결합을 끊는데 쓰이면서 완충되기 때문이다.

성질

물은 화학적으로 많은 성질을 갖는다. 대표적인 성질은 수소 결합, 산과 염기의 생성, 그리고 금속과의 산화이다.

수소 결합

수소 결합은 전자를 끌어당기는 힘이 상대적으로 약한 수소 원자가 약한 이온의 성질을 띠고 전자를 끌어당기는 힘이 강한 산소원자가 강한 음이온의 성질을 띰으로써 나타나게 된다. 따라서 물은 극성 분자이고 이온 결합을 한 분자들이나 극성을 띠는 분자를 잘 녹인다. 한편 물은 높은 비열을 갖게 되는데 이 또한 수소결합에 그 이유가 있다. 물을 가열할 때 쓰이는 에너지의 일부는 수소결합을 끊는데 쓰이고 따라서 물이 다른 분자들에 비해 상대적으로 가열하기 어려운 것이다. 표면장력과 모세관 현상도 수소결합으로 설명할 수 있다. 물은 다른 분자와 달리 그 점성에 비교해 표면장력이 큰데, 표면에 있는 물 분자가 공기 중으로 끌려가지 않고 내부에 있는 물 분자의 수소결합력을 받기 때문이다. 모세관 현상은 수소나 산소원자를 포함하지 않은 물질(예: 금속)에서는 잘 안 나타는데 그 이유는 물이 모세관 현상을 일으킬때 그 관을 이루는 분자와 수소결합력이 작용하기 때문이다. (유리관을 이루는 유리는 SiO2이므로 수소결합력이 작용한다.)

산과 염기

물은 보통 금속류를 녹여 염기를 만들고 비금속류를 녹여 산을 만든다. 염기의 기준은 양이온으로 하전된 수소 이온과 음이온으로 하전된 수산화이온이며, 수소이온이 많으면 산성이고 수산화이온이 많으면 염기성이며, 두 이온의 값이 0에 가까우면 중성이 된다. 대표적인 산으로는 염산, 질산, 황산 등이 있으며 이 3가지의 산은 모두 강한 산이다. 데표적인 알칼리(염기)로는 수산화나트륨, 수산화 칼륨, 암모니아수등이 있으며 3가지 모두 강한 염기이다. 한편 산과 염기는 수소이온이나 수산화이온을 포함하고 있으므로 전해질이고, 이온 물질을 갖는 모든 물이 전해질이다.

금속과의 결합 및 부식

물은 산소와 함께 금속을 잘 부식시키는 성질이 있다. 의 경우 반응성이 크나 직접적으로는 산소와 잘 반응하지 않으며 아주 천천히 산화철을 생성하게 된다. 하지만 물이 묻은 철은 상황이 다르게 되는데, 그 이유는 물이 철을 이온화 시키면서 전자를 내놓고 이 전자를 받은 산소원자가 양이온으로 하전된 철 분자와 결합을 하면서 이루어진다. 이 산화는 물기가 완전히 없어질때까지 멈추지 않아 결국 속까지 모두 산화시키고 만다. 금속의 산화를 막기위해 기름칠을 하는 경우가 많은데 이는 기름과의 물과의 반발력을 이용한 것이다.

여러 곳의 물

바깥 고리

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