상온에서 기체 상태로 존재하는 물질들을 구성하는 기본 알갱이는 바로 분자이다. 압력이 일정할 때 온도변화가 일어나면 분자의 평균운동에너지가 증가하고, 분자 사이에 작용하는 힘을 극복하면 물질의 상태변화가 일어난다. 예를 들어 1기압, 25℃에서 물은 액체 상태로 존재한다. 가열하여 물의 온도가 높아지면 물 분자의 운동에너지가 증가하고 어느 순간 물 분자 사이의 힘이 끊어져 자유롭게 운동하는 기체 상태에 도달하게 된다. 이를 수증기라고 표현한다. 반대로 온도가 낮아져서 분자운동이 감소하고 분자들 사이의 거리가 가까워지고 인력이 증가하여 규칙적으로 물 분자들이 배열하여 결정을 이루는 상태를 고체상태라고 하고 우리는 일반적으로 물의 고체상태를 얼음이라고 표현한다. 액체가 기체로 상태변화를 하는 온도를 끓는점이라고 하고 액체가 고체로 상태변화를 하는 온도를 어는점, 반대로 고체가 액체로 변하는 온도를 녹는점이라고 표현하며, 물질의 상태변화는 압력에 의해서도 이루어지므로 압력이 1기압일 때 물질의 상태변화가 일어나는 온도를 기준 끓는점, 기준 어는점이라고 나타낸다. 우리가 알고 있는 물의 끓는점이 100℃라는 것은 기준 끓는점을 의미한다. 물질의 상태변화를 유발하기 위해서는 분자 사이에 작용하는 힘을 끊을 수 있는 에너지의 변화가 필요하다. 따라서 분자 사이의 힘에 대해 알아보고 각 힘의 특징을 알아보고자 한다. 분자 사이에 작용하는 힘은 쌍극자-쌍극자 사이의 힘, 분산력, 수소결합이 있다. 먼저 쌍극자란 공유결합으로 만들어진 분자의 경우 결합한 전자를 끌어당기는 힘의 차이에 의해 부분적으로 전자가 더 쏠려 있는 부분은 부분적인 음전하, 반대로 전자가 덜 쏠린 부분을 부분적인 양전하라고 표현한다. 이처럼 분자 내에서 존재하는 양전하와 음전하의 쌍을 쌍극자라고 하는데, 쌍극자가 다른 이웃한 분자의 반대 전하와의 사이에 작용하는 힘을 쌍극자-쌍극자 사이의 힘이라고 한다. 이 힘은 쌍극자모멘트가 클수록 증가하고 무극성분자 사이에는 이 힘이 작용하지 않는다. 반면 무극성분자의 경우 순간적으로 전자들의 쏠림으로 일시적이고 부분적으로 전하를 띠는 현상이 일어나는데 이것을 편극현상이라고 한다. 이 편극현상에 의해 순간 쌍극자가 형성되고, 이 순간 쌍극자는 이웃한 분자의 전자를 끌어당기어 일시적인 쌍극자를 유발하는데 이것을 유발쌍극자라고 한다. 순간 쌍극자와 유발쌍극자 사이에 작용하는 힘을 분산력이라고 하고, 분산력은 무극성분자만 작용하는 것은 아니고 극성 분자에도 작용하므로 모든 분자에 작용하는 힘이다. 분자량이 클수록 전자구름이 많아 편극현상이 크게 일어나 분산력이 증가한다. 또 분자량이 비슷할 경우 분자의 구조에 영향을 받는데 분자의 표면적이 클수록 분산력이 더 크다. 세 번째 분자 사이의 힘은 수소결합이다. 분자 내에 전기음성도가 큰 F, O, N 원자와 수소 원자 사이의 단일 결합을 지닌 분자가 이웃한 다른 분자의 F, O, N 원자와 사이에 작용하는 힘을 수소결합이라고 한다. 일반적인 분자 사이의 힘보다 강하여 결합이라는 표현을 사용하나 실제로 이온결합이나 공유결합과 같이 원자 사이의 결합을 하는 것은 아니다. 수소결합을 하는 물질은 비슷한 분자량을 가진 물질에 비해 끓는점이 높은데 바로 수소결합이 다른 분자 사이의 힘보다 강하여 더 높은 온도에 도달해야 결합을 끊을 수 있기 때문이다. 물은 분자 사이의 수소결합으로 비슷한 분자량을 지닌 다른 물질에 비해 끓는점이 높은 편이고, 우리 몸의 DNA 의 구조를 살펴보면 나선형구조를 나타내는데, 이는 분자 속의 뼈대에 해당하는 긴 두 개의 폴리펩타이드 가닥이 수소결합으로연결되어 나선형의 독특한 구조를 지니게 되는 것이다.
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