환경화학

2.3 물의 구조와 특성
물은 수소원자 2개와 산소원자 1개가 결합하고 있는데 분자식은 H2O이다. 물분자의 구조특성으로 두 개의 수소원자가 대칭의 직선구조를 가지고 있는 것이 아니고 두 수소원자와 산소간의 각도가 105°로 되어있다.
이 결과로 물분자는 매우 큰 쌍극자 모멘트를 가지게 되고 다른 물분자와 수소결합을 형성함으로써 물이 물로서 가지는 각종 특성을 가지게 된다. 물은 상온 대기압 하에서 액체상태로 남아 해양, 하천, 호수에 담겨있으면서 각종 용수로 사용되기도 하고 천연수에 각종 물질들을 용존하고 있어 생물이 살아갈 수 있는 환경을 제공하는 것도 물의 분자구조적 특성 때문이다.
주기율표상에 산소족 원소의 2수소화합물이 H2S, H2Se, H2Te 등은 H2O보다 분자량이 2배 이상 7배까지 큰데도 불구하고 상온에서 모두 기체상태이다. 그 이유로는 두 수소와 산소족 원소간의 각도는 모두 90° 전후로 물과 비슷한 분자구조적 특성을 가졌으나 산소가 S, Se, Te 원소보다 전기음성도가 매우 커서 산소와 수소원자 사이의 공유전자쌍이 산소 쪽에 치우쳐 있으므로 물분자는 쌍극자 모멘트가 큰 극성을 나타낸다. 그러나 S, Se, Te 원소는 전기음성도가 수소원자의 전기음성도와 비슷하기 때문에 비극성을 나타낸다.
그리고 물은 4℃에서 밀도가 가장 크고 고체인 얼음보다 밀도가 크다. 한대지방의 호수나 바닷물이 겨울철에 표층수부터 얼기 시작하면 고체인 얼음이 저층으로 가라앉지 않고 물위에 떠 있기 때문에 얼음막이 덮이므로 한파를 막아 표층아래에 있는 물은 더 이상 얼지 않고 계속 액체상태로 남아있기 때문에 그 속에 살고 있던 물고기와 같은 각종 생물들이 겨울철에도 얼지 않고 살아갈 수 있게 된다.