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11.1:

๊ธฐ์ฒด, ์•ก์ฒด, ๊ณ ์ฒด์˜ ๋ถ„์ž์  ๋น„๊ต

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Chemistry
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JoVE Core Chemistry
Molecular Comparison of Gases, Liquids, and Solids

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11.1:

๊ธฐ์ฒด, ์•ก์ฒด, ๊ณ ์ฒด์˜ ๋ถ„์ž์  ๋น„๊ต

๊ณ ์ฒด์ž…์ž๋Š” ๋‹จ๋‹จํžˆ ํ•จ๊ป˜ ํฌ์žฅ (๊ณ ์ • ๋œ ๋ชจ์–‘) ์ข…์ข… ์ผ๋ฐ˜ ํŒจํ„ด์œผ๋กœ ๋ฐฐ์—ด; ์•ก์ฒด์—์„œ, ๊ทธ๋“ค์€ ์ •๊ธฐ์  ์ธ ๋ฐฐ์—ด (๊ณ ์ • ๋œ ๋ชจ์–‘ ์—†์Œ)๊ณผ ํ•จ๊ป˜ ๊ฐ€๊น์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฐ€์Šค์—์„œ, ๊ทธ๋“ค์€ ๋ฉ€๋ฆฌ ์ผ๋ฐ˜ ๋ฐฐ์—ด (๊ณ ์ • ๋œ ๋ชจ์–‘)์™€ ๋–จ์–ด์ ธ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๊ณ ์ • ๋œ ์œ„์น˜์— ๋Œ€ํ•œ ๊ณ ์ฒด ์ง„๋™์˜ ์ž…์ž (ํ๋ฅผ ์ˆ˜ ์—†์Œ) ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์„œ๋กœ ๊ด€๋ จํ•˜์—ฌ ์ด๋™ํ•˜์ง€ ์•Š์Šต๋‹ˆ๋‹ค; ์•ก์ฒด์—์„œ, ๊ทธ๋“ค์€ ์„œ๋กœ ๊ณผ๊ฑฐ ์ด๋™ (ํ๋ฆ„ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค) ํ•˜์ง€๋งŒ ๋ณธ์งˆ์ ์œผ๋กœ ์ผ์ •ํ•œ ์ ‘์ด‰์— ๋‚จ์•„; ๊ฐ€์Šค์—์„œ ์ถฉ๋Œํ•  ๋•Œ๋ฅผ ์ œ์™ธํ•˜๊ณ  ๋Š” ์„œ๋กœ ๋…๋ฆฝ์ ์œผ๋กœ ์ด๋™ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค(ํ๋ฅด๊ณ  ํ™•์žฅํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Œ).

๊ณ ์ฒด, ์•ก์ฒด ๋˜๋Š” ๊ฐ€์Šค์˜ ํŠน์„ฑ์˜ ์ฐจ์ด๋Š” ์›์ž, ๋ถ„์ž ๋˜๋Š” ๊ฐ ๋‹จ๊ณ„๋ฅผ ๊ตฌ์„ฑํ•˜๋Š” ์ด์˜จ ์‚ฌ์ด์˜ ๋งค๋ ฅ์ ์ธ ํž˜์˜ ๊ฐ•๋„๋ฅผ ๋ฐ˜์˜ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฌผ์งˆ์ด ์กด์žฌํ•˜๋Š” ๋‹จ๊ณ„๋Š” ๋ถ„์ž ๊ฐ„ ํž˜ (IMFs)์˜ ์ƒ๋Œ€์  ๋ฒ”์œ„์— ๋”ฐ๋ผ ๋‹ฌ๋ผ์ง‘๋‹ˆ๋‹ค – ๋ฌผ์งˆ์˜ ์›์ž์™€ ๋ถ„์ž ์‚ฌ์ด์— ์กด์žฌํ•˜๋Š” ๋งค๋ ฅ์˜ ์ •์ „๊ธฐ ํž˜ – ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ๊ทธ ๋ถ„์ž์˜ ์šด๋™ ์—๋„ˆ์ง€ (KE). IMF๋Š” ์ž…์ž๋ฅผ ๊ฐ€๊นŒ์ด ์„œ๋‘๋ฅด๋Š” ์—ญํ• ์„ ํ•˜์ง€๋งŒ, ์ž…์ž์˜ KE๋Š” ์–ดํŠธ๋ž™์…˜์„ ๊ทน๋ณตํ•˜๋Š” ๋ฐ ํ•„์š”ํ•œ ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•˜์—ฌ ์ž…์ž ๊ฐ„์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ฅผ ์ฆ๊ฐ€์‹œํ‚ต๋‹ˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด, ์•ก์ฒด์—์„œ ๋งค๋ ฅ์ ์ธ ๋ถ„์ž ๊ฐ„ ํž˜์€ ๋ถ„์ž๋ฅผ ์ ‘์ด‰ํ•˜์ง€๋งŒ ์—ฌ์ „ํžˆ ์„œ๋กœ ๋ฅผ ์ง€๋‚˜๊ฐˆ ์ถฉ๋ถ„ํ•œ KE๊ฐ€ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋กœ ์ธํ•ด ์•ก์ฒด๊ฐ€ ํ๋ฅด๊ณ  ์šฉ๊ธฐ์˜ ๋ชจ์–‘์„ ์ทจํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์šด๋™ ๋ถ„์ž ์ด๋ก  (KMT)์— ๋”ฐ๋ฅด๋ฉด, ๋ฌผ์งˆ์˜ ์˜จ๋„๋Š” ์ž…์ž์˜ ํ‰๊ท  KE์— ๋น„๋ก€ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ํ‰๊ท  ์šด๋™ ์—๋„ˆ์ง€ (์˜จ๋„)๋ฅผ ๋ณ€๊ฒฝํ•˜๋ฉด ๋ถ„์ž ๊ฐ„ ํž˜์˜ ๊ด€๋ จ ๋ณ€ํ™”์™€ ํ•จ๊ป˜ ๋ฌผ๋ฆฌ์  ์ƒํƒœ์˜ ๋ณ€ํ™”๋ฅผ ์œ ๋„ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด, ๊ธฐ์ฒด์ˆ˜๊ฐ€ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ๋ƒ‰๊ฐ๋˜๊ฑฐ๋‚˜ ๋ถ„์ž์˜ ํ‰๊ท  ์šด๋™ ์—๋„ˆ์ง€๊ฐ€ ๊ฐ์†Œ๋  ๋•Œ, H2O ๋ถ„์ž ์‚ฌ์ด์˜ ์ฆ๊ฐ€๋œ ๋งค๋ ฅ์€ ์„œ๋กœ ์ ‘์ด‰ํ•  ๋•Œ ํ•จ๊ป˜ ๋ถ™๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ์„ ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ๊ฐ€์Šค์‘์ถ•, ์•ก์ฒด H2O ํ˜•์„ฑ.ย  ์•ก์ฒด H2O๊ฐ€ ๋” ๋ƒ‰๊ฐ๋˜๋ฉด ๋งค๋ ฅ์ ์ธ ํž˜์ด ๊ฐ•ํ•ด์ง€๊ณ  ๋ฌผ์ด ์–ผ์–ด ๋‹จ๋‹จํ•œ ์–ผ์Œ์„ ํ˜•์„ฑํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์˜จ๋„๊ฐ€ ๋„ˆ๋ฌด ๋†’์ง€ ์•Š์€ ๊ฒฝ์šฐ ์••์ถ•(๊ณ ์••)์— ์˜ํ•ด ๊ฐ€์Šค๊ฐ€ ์•กํ™”๋  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฐ€์Šค๋Š” ์ž…์ž๊ฐ€ ๋จผ ๊ฑฐ๋ฆฌ์—์„œ ๋–จ์–ด์ ธ ํ™•์‚ฐ๋˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๋งค์šฐ ์•ฝํ•œ ๋งค๋ ฅ์ ์ธ ํž˜์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. ์ฆ๊ฐ€๋œ ์••๋ ฅ์€ ๋ถ„์ž ์‚ฌ์ด์˜ ๋งค๋ ฅ์ด ๊ทธ๋“ค์˜ KE์— ๋น„ํ•ด ๊ฐ•ํ•ด์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๋„๋ก ๊ฐ€์Šค์˜ ๋ถ„์ž๋ฅผ ๋” ๊ฐ€๊น๊ฒŒ ๊ฐ€์ ธ์˜ต๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์•ก์ฒด๋ฅผ ํ˜•์„ฑํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ถ€ํƒ„, C4H10์€์ผํšŒ์šฉ ๋ผ์ดํ„ฐ์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์—ฐ๋ฃŒ์ด๋ฉฐ ํ‘œ์ค€ ์˜จ๋„ ๋ฐ ์••๋ ฅ์—์„œ ๊ฐ€์Šค์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋ผ์ดํ„ฐ์˜ ์—ฐ๋ฃŒ ๊ตฌํš ๋‚ด๋ถ€์— ๋ถ€ํƒ„์€ ์•ก์ฒด ์ƒํƒœ๋กœ ์‘์ถ•๋˜๋Š” ์••๋ ฅ์œผ๋กœ ์••์ถ•๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋”์šฑ์ด ์•ก์ฒด์˜ ์˜จ๋„๊ฐ€ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ๋‚ฎ์•„์ง€๊ฑฐ๋‚˜ ์•ก์ฒด์— ๋Œ€ํ•œ ์••๋ ฅ์ด ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ๋†’์•„์ง€๋ฉด ์•ก์ฒด์˜ ๋ถ„์ž๋Š” ๋” ์ด์ƒ IMF์™€ ๊ณ ์ฒด ํ˜•ํƒœ ์‚ฌ์ด์˜ IMF๋ฅผ ๊ทน๋ณตํ•˜๊ธฐ์— ์ถฉ๋ถ„ํ•œ KE๊ฐ€ ์—†์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

์ด ํ…์ŠคํŠธ๋Š” Openstax, ํ™”ํ•™ 2e, ์ œ 10 ์žฅ : ์•ก์ฒด ๋ฐ ๊ณ ์ฒด์—์„œ ์ ์‘๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.