순수물질의 상

 

내부 어디에서나 화학적 조성이 변하지 않는 물질을 순수물질이라 하고 금번에는 상(Phase)에 대해 살펴보고자 한다.

 

 

순수물질의 상

 

순수물질 Pure substance

물, 질소 , 수소 , 공기 , 얼음과 액상의 물 혼합물 등은 순수물질에 해당하고,

한가지 화학적 원소나 화합물 혹은 여러 가지 화학적 원소나 화합물의 혼합물이 균질(homogenious)하면 순수물질로 취급한다.

cf) 비순수물질 : 기름과 물의 혼합물, 액체공기와 기체공기의 혼합물

 

<그림 1>  순수물질의 예	<그림 2>  혼합물의 경우 (a)순수물질, (b) 비순수물질

 

 

상(Phase) 

 

물질이 존재하는 모습을 의미한다.

화학적 성질과 분자식이 전체적으로 같으나 분자가 모여 있는 구조가 다르고, 다음과 같이 구분한다.

 ⇒ 液相, 氣相, 固相

 

 

<그림 3>  원자배열구조 : (a) 고체, (b) 액체, (c) 기체

◇ Gas(기체) vs. Vapor(증기)

 - Gas : 압축성 유체에 사용

   ☞ 일반적인 온도에서 압력이 올라가도 가스상태 그대로임

- Vapor : 임계온도 아래에서 기체상태 

   ☞ 같은 온도에서 압력이 올라가면 액체, 고체상으로 변화

 

 

상별 특성 

(1) 분자간 결합력 : solid ＞ liquid ＞ gas

(2) 분자간의 거리 : solid ＜ liquid ＜ gas

 

◆ 고체(Solid phase)의 특성

(1) 고체전체를 통하여 반복되는 3차원격자로 배열

(2) 분자간의 거리가 짧아 분자간의 attractive force(인력)이 크다.

(3) 분자간의 거리가 zero에 가까워지면 repulsive force(척력)작용

(4) 분자는 서로 상대적으로 움직이지 못하고 평형위치에서 온도에 따라 진동

(5) 고온에서는 분자속도(분자의 운동량)가 부분적으로 분자간의 힘을 이기고 분자집단이 와해되는데 이를 융해과정 melting process이라 한다.

 

◆ 액체(Liquid phase)의 특성

(1) 분자간의 거리가 고체보다 멀다.⇒ 분자간의 상대위치가 고정되지 않음.

 

◆ 기체(Gas phase)의 특성

(1) 분자간의 거리가 최대 ⇒ 분자들 사이의 질서는 없다. ⇒ random motion

(2) 분자간의 attractive force은 최소 ⇒ 분자간의 상호운동은 충돌만 존재

(3) 기체분자들은 energy level이 최대 ⇒ 기체가 응축되거나 응결되려면 많은 양의 에너지 방출