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수려한집게벌레191
맥주나 와인은 얼지만 보드카 같은 고도주는 냉동실에서도 얼지 않는 이유가 무엇인가요?
맥주나 소주 와인 같은 술은 냉동실에 넣어두면 어는데 비해 보드카는 얼지 않는데요.
이처럼 보드카 같은 고도주는 냉동실에서도 얼지 않는 이유가 무엇인지 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
보드카와 같은 고도주가 가정용 냉동실에서 얼지 않는 현상은 물과 에탄올이 혼합되었을 때 나타나는 어는점 내림이라는 물리화학적 원리로 설명할 수 있어요.
일반적인 순수한 물은 0도에서 얼음으로 변하지만, 물에 에탄올 같은 다른 물질이 섞이게 되면 물 분자들이 서로 결합하여 고체인 격자 구조를 형성하는 것을 방해받게 됩니다. 유기화학적으로 보면 에탄올 분자는 물 분자와 강한 수소 결합을 형성하며 물 분자들 사이에 끼어드는데, 이로 인해 물 분자들이 얼음 결정을 만들기 위해 정렬되는 과정이 훨씬 낮은 온도에서만 가능해집니다. 이를 어는점 내림 현상이라고 부릅니다.
술이 어는 온도는 포함된 에탄올의 농도, 즉 도수에 비례하여 낮아집니다. 맥주나 와인, 소주처럼 도수가 상대적으로 낮은 술들은 어는점이 대략 영하 2도에서 영하 10도 사이에 형성됩니다. 일반적인 가정용 냉동실의 설정 온도가 영하 18도에서 20도 정도라는 점을 고려하면, 이 술들은 냉동실 안에서 충분히 얼어붙을 수 있는 조건을 갖추고 있습니다.
반면에 보드카는 보통 40퍼센트 이상의 높은 알코올 도수를 유지합니다. 이 정도 농도의 에탄올 혼합 용액은 어는점이 영하 27도 아래로 뚝 떨어지게 됩니다. 가정용 냉동실의 냉각 성능으로는 보드카의 어는점까지 온도를 낮출 수 없기 때문에, 보드카는 아무리 오래 넣어두어도 꽁꽁 얼지 않고 액체 상태를 유지하는 것입니다.
다만 온도가 낮아지면 액체 내부 분자들의 운동 에너지가 줄어들면서 분자 간 마찰이 커져 점도가 높아지는 현상이 일어납니다. 보드카를 냉동실에 넣어두었을 때 얼지는 않지만 액체가 마치 시럽처럼 걸쭉하고 묵직한 질감으로 변하는 이유가 바로 여기에 있습니다. 만약 영하 30도 이하의 성능을 가진 산업용 급속 냉동고에 보드카를 넣는다면 그때는 보드카 역시 고체 상태로 얼어붙게 됩니다.
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채택된 답변안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
결론부터 말씀드리면 용액의 어는점 내리 현상 때문입니다.
용액은 혼합물인데 물이라는 용질에 설탕이나 알콜과 같은 용매가 녹아있는 상태 입니다.
고농도의 보트카의 경우 물에 에탄올이 녹아 있습니다. 실제로 물의 어는점은 0도 이지만 에탄올의 어는점은 영하 100도 이하 입니다.
가정용 냉장고의 냉동실 온도는 보통 여하 20도 이기에 순수한 에탄올은 냉동실에서 얼지 않습니다. 하지만 에탄올이 물에 녹아있는 정도를 알콜 도수라고 하는데 보드카와 같이 고농도의 도수, 40도 이상의 술은 어는점이 영하 30도 가까이 되기에 냉동실에서 얼지 않습니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
안녕하세요.
맥주나 와인, 소주와 달리 보드카 같은 고도주가 냉동실에서도 잘 얼지 않는 이유는, 에탄올 농도가 높을수록 용액의 어는점이 크게 낮아지는 어는점 내림으로 인한 것입니다. 대기압에서 물은 0 °C에서 얼지만, 에탄올은 약 -114 °C에서 얼기 때문에 두 물질이 섞이면 전체 용액의 어는점이 물보다 훨씬 낮아지는데요, 원래 물이 얼 때는 물 분자들이 규칙적인 결정 구조를 형성해야 합니다. 그런데 에탄올 분자가 많이 섞여 있으면 물 분자 사이에 끼어들어 이 규칙적인 배열을 방해하면서, 물 분자들이 서로 잘 정렬하지 못하게 되어 얼음이 형성되기 어려워집니다. 이때 어는점 내림이란 용질이 많을수록 용매의 어는점이 내려가는 것을 의미하며 맥주는 알코올이 약 4~5%이기 때문에 어는점이 약 -2 ~ -3 °C로 냉동실에서 쉽게 얼고, 와인은 약 12~15%이기 때문에 어는점 약 -5 ~ -8 °C이므로 부분적으로 얼 수 있고, 소주는 약 16~20%로 더 낮지만 여전히 냉동실에서 얼 가능성이 있고, 마지막으로 보드카는 어는점이 약 -20 °C 이하이기 때문에 일반 냉동실에서는 잘 얼지 않는 것입니다. 즉, 일반 가정용 냉동실 온도는 보드카의 어는점보다 충분히 낮지 않기 때문에 액체 상태를 유지한다고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.