응집력

응집력 (凝集力, cohesion)은 같은 종류의 분자끼리 서로 끌어당기는 힘을 의미한다. 분자 간 인력의 한 종류이며, 액체나 고체가 덩어리 형태로 존재하고 표면장력이 발생하는 원인이 된다. 서로 다른 종류의 분자 간 인력을 나타내는 '부착력'(adhesion)과는 구별된다.

응집력의 원인

응집력은 분자 간에 작용하는 다양한 종류의 인력에 의해 발생한다. 주요 원인은 다음과 같다.

• 분산력 (Dispersion force): 모든 분자 사이에 작용하는 가장 기본적인 인력이다. 순간적인 전자 분포의 불균형으로 인해 쌍극자가 형성되고, 이 쌍극자 간의 인력이 발생한다. 런던 힘(London force)이라고도 한다.
• 쌍극자-쌍극자 힘 (Dipole-dipole force): 극성 분자 사이에 작용하는 인력이다. 분자 내 전기 음성도 차이로 인해 부분적인 양전하와 음전하를 띠는 부분이 생기고, 이 부분들 사이에 정전기적 인력이 작용한다.
• 수소 결합 (Hydrogen bond): 수소 원자가 전기 음성도가 큰 원자(산소, 질소, 플루오린 등)에 결합되어 있을 때 발생하는 강한 쌍극자-쌍극자 힘이다. DNA의 이중 나선 구조 유지나 물의 특이한 성질에 중요한 역할을 한다.

응집력의 예시

• 물의 표면 장력: 물 분자 간의 강한 수소 결합 때문에 물 표면은 마치 얇은 막처럼 작용한다. 이로 인해 물방울이 둥근 모양을 유지하거나 작은 곤충이 물 위를 걸어 다닐 수 있다.
• 액체의 점성: 액체 분자 간의 응집력이 클수록 액체의 점성이 높아진다. 꿀이나 글리세린은 물보다 분자 간의 인력이 강하여 점성이 높다.
• 고체의 형태 유지: 고체 분자들은 응집력에 의해 서로 단단하게 결합되어 있어 일정한 형태를 유지한다.

응집력과 관련된 현상

• 모세관 현상: 액체가 좁은 관을 타고 올라가는 현상으로, 응집력과 부착력의 상호작용에 의해 발생한다.
• 물방울의 형태: 물 분자 간의 응집력 때문에 물방울은 표면적을 최소화하려는 경향을 가지며, 구형에 가까운 형태를 띤다.
• 접착제: 접착제는 응집력과 부착력을 모두 이용하여 두 물체를 붙이는 역할을 한다. 접착제 분자 간의 응집력은 접착제의 강도를 결정하고, 접착제와 피착재 사이의 부착력은 접착의 성공 여부를 결정한다.