해설 보기
정답물은 분자당 수소 결합 수가 가장 많아 분자 간 힘이 가장 강하므로 끓는점(100도)이 가장 높습니다.
핵심 개념
분자 간 힘과 끓는점 (수소 결합)
액체의 끓는점은 분자 사이에 작용하는 인력(분자 간 힘)이 강할수록 높아집니다. 분자 간 힘은 일반적으로 수소 결합 > 쌍극자-쌍극자 힘 > 분산력(런던 힘) 순으로 강합니다. 특히 F, O, N에 직접 결합한 H가 있는 분자는 강한 수소 결합을 형성하여 끓는점이 크게 높아집니다. 물(H2O)은 한 분자가 최대 4개의 수소 결합에 참여할 수 있어 분자 간 힘이 매우 강하고, 에탄올은 -OH 하나로 수소 결합을 하지만 물보다 약합니다. 아세톤은 극성이지만 수소 결합 대신 쌍극자-쌍극자 힘이 작용하고, 벤젠은 무극성 분자로 분산력만 작용합니다. 실제 끓는점은 물 100도, 벤젠 80도, 에탄올 78도, 아세톤 56도입니다.
선지별 해설
①아세톤(CH3COCH3)은 카보닐기로 인한 극성 분자이지만 O-H, N-H 결합이 없어 수소 결합을 하지 못하고 쌍극자-쌍극자 힘만 작용합니다. 끓는점은 약 56도로 네 물질 중 가장 낮습니다.
②물은 산소의 두 개 고립 전자쌍과 두 개의 O-H 결합으로 분자당 최대 4개의 수소 결합에 참여할 수 있어 분자 간 힘이 가장 강합니다. 따라서 끓는점이 100도로 가장 높아 정답입니다.
③벤젠(C6H6)은 무극성 분자로 수소 결합이나 쌍극자 힘 없이 분산력만 작용합니다. 끓는점은 약 80도로 물보다 낮습니다.
④에탄올(C2H5OH)은 -OH기로 수소 결합을 하지만 분자당 수소 결합 형성 능력이 물보다 작습니다. 끓는점은 약 78도로 물보다 낮습니다.
해설 보기
정답HF의 Ka(6.8×10^-4)가 가장 커서 이온화가 가장 잘 되므로 [H+]가 가장 크고 pH가 가장 낮습니다.
핵심 개념
산 해리상수(Ka)와 pH의 관계
산 해리상수 Ka는 산이 물에서 이온화하는 정도를 나타내며, Ka가 클수록 강한 산입니다. 같은 농도(1.0 M)의 약산 용액이라면 Ka가 클수록 더 많이 이온화하여 수소 이온 농도 [H+]가 커지고, pH = -log[H+]는 작아집니다. 약산의 근사식으로 [H+] ≈ 루트(Ka × C)를 사용할 수 있으므로, 농도가 모두 같다면 오직 Ka의 크기만 비교하면 됩니다. 즉 Ka가 가장 큰 산이 pH가 가장 낮은 용액을 만듭니다. 주어진 값은 C6H5OH 1.3×10^-10, HCN 4.9×10^-10, C9H8O4(아스피린) 3.0×10^-4, HF 6.8×10^-4입니다.