물분자가 이온을 둘러싸는 수화는 되는데 전하운반은 안 되는 이유
학교에서는 물의 쌍극자 모멘트가 있어 양전하와 음전하의 분리가 일어나고, 이에 따라 물 속에 있는 이온에게 끌려가게 된다고 배웠습니다.
그러나 수용액에서는 결합이 끊어지며 이온이 발생하는 산염기 물질을 제외하고는 공유 결합 물질의 전기전도성이 전무하다고도 배웠습니다.
그래서 찾아봤더니, 물의 모든 전자가 결합에 참여하고 있어 자유전자가 없기 때문이라는데요. 수화의 사례와 같이 물 분자 자체가 이온에게 반응하여 끌려갈 수 있는 거라면 자유전자가 없더라도 그 분자 자체가 전해질이 되어 전극으로 끌려갈 수 있는 것 아닌가요…?
그래서 계속 생각중인데, 생각이 점점 산으로 가서 한번 물어봅니다.
수화와 같이 쌍극자모멘트가 있는 분자의 특정 전하 부분이 이온에 인력을 받아 움직이는 경우는 있지만
분자가 전극을 주었을 때 전기를 운반할 수는 없는 이유가 뭐죠?
그러나 수용액에서는 결합이 끊어지며 이온이 발생하는 산염기 물질을 제외하고는 공유 결합 물질의 전기전도성이 전무하다고도 배웠습니다.
그래서 찾아봤더니, 물의 모든 전자가 결합에 참여하고 있어 자유전자가 없기 때문이라는데요. 수화의 사례와 같이 물 분자 자체가 이온에게 반응하여 끌려갈 수 있는 거라면 자유전자가 없더라도 그 분자 자체가 전해질이 되어 전극으로 끌려갈 수 있는 것 아닌가요…?
그래서 계속 생각중인데, 생각이 점점 산으로 가서 한번 물어봅니다.
수화와 같이 쌍극자모멘트가 있는 분자의 특정 전하 부분이 이온에 인력을 받아 움직이는 경우는 있지만
분자가 전극을 주었을 때 전기를 운반할 수는 없는 이유가 뭐죠?
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분자가 전하를 운반하지 못하는 이유는 주로 두 가지 요인에 기인합니다.
첫째, 분자는 전자의 운반을 위해 자유전자의 형태가 되어야 합니다. 자유전자는 전하를 운반하는 전자입니다. 그러나 물 분자는 결합 전자쌍을 가진 공유 결합으로 이루어져 있어서 위의 예시처럼 전자를 외부로 운반할 수 없습니다.
둘째, 분자의 구조와 전하 운반의 가능성은 연관되어 있습니다. 전하 운반은 주로 이온들의 이동에 의해 일어납니다. 이온은 전자를 하나 이상 잃거나 얻어서 전하를 가집니다. 그러나 대부분의 분자는 전성도를 가지는 이온을 생성하지 않게 설계되어 있습니다. 즉, 분자의 결합 구조와 전자 밀도 분포는 전성도를 제한합니다.
따라서 물은 쌍극자 모멘트를 가지지만, 전하 운반을 위한 자유전자가 없거나 전자의 결합이 강하게 이루어져 있어서 전하를 외부로 운반하지 못하는 것입니다.