학문
물과 기름은 왜 섞일수가 없는 걸까요?
물과 기름을 같은 병에 넣으면 아무리 저어도 분리가 되는데요. 어떤 화학적 특성 때문에 섞이는 것이 불가능한지 설명 부탁드립니다.
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안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
물은 극성을 나타내고 있는 극성용매입니다. 또 기름은 무극성 용매입니다.
극성은 극성끼리. 무극성은 무극성끼리 잘섞입니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
물과 기름이 섞이지 않는 이유는 주로 분자 간의 화학적 성질에 있습니다. 먼저 물은 극성 분자입니다. 즉, 물 분자는 전하가 고르게 분포되지 않아, 양전하와 음전하가 분리된 부분을 가집니다. 이에 따라 물은 다른 극성 분자나 이온과 잘 결합하지만, 비극성 분자와는 상호작용이 제한적입니다. 반면에 기름은 비극성 분자로, 전하가 균일하게 분포되어 있습니다. 극성 분자인 물은 비극성 분자인 기름을 용해시키는 데 어려움을 겪습니다. 흔히 사용되는 화학적 격언 “유유상종”은 이 상황을 잘 설명합니다. 같은 특성을 가진 분자들끼리 잘 섞인다는 뜻입니다.
둘째로 물 분자는 강한 수소 결합을 형성합니다. 이 결합은 물 분자들끼리 매우 강한 상호작용을 만들어, 서로 밀집된 상태를 유지합니다. 기름은 수소 결합을 형성할 수 없기 때문에, 물과 혼합될 수 없습니다.
이로 인해 물과 기름은 병에 함께 넣으면 물은 아래로, 기름은 위로 층을 이루며 분리됩니다. 이를 극복하려면 에멀션이나 계면활성제 같은 화학물질을 사용해야 합니다.