물과 기름은 같은 액체인데 왜 안섞이고 서로 층 분리가 생기는 건가요??
안녕하세요
물과 기름은 같은 액체인데 왜 안섞이고 서로 층 분리가 생기는 건가요??
분자 구조 때문인가요? 이 둘을 강제로 섞에 해줄수 있는 방법은 무엇이 있을까요?
7개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
두 액체는 서로 극성이 다릅니다.
물은 극성 물질로 친수성이며 기름은 반대로 비극성 물질이며 친유성의 특징이 있습니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.
물과 기름이 섞이지 않는 이유는 분자 구조의 차이 때문입니다. 물은 극성 분자이고, 기름은 비극성 분자입니다. 극성 분자는 전기 양성자와 전기 음성자가 불균일하게 분포되어 있는 분자를 말합니다. 반면, 비극성 분자는 전기 양성자와 전기 음성자가 균일하게 분포되어 있는 분자를 말합니다.
물과 기름은 서로 다른 극성을 가지고 있기 때문에, 서로 끌어당기는 힘이 작습니다. 따라서, 물과 기름을 섞으면 물 분자는 물 분자끼리, 기름 분자는 기름 분자끼리 뭉쳐서 서로 층 분리가 발생하게 됩니다.
물과 기름을 강제로 섞을 수 있는 방법은 다음과 같습니다.
계면활성제를 사용합니다. 계면활성제는 극성 부분과 비극성 부분을 모두 가지고 있는 분자입니다. 따라서, 계면활성제는 물 분자와 기름 분자의 사이에 끼어들어서 서로 끌어당기는 힘을 증가시켜 줍니다.
고압을 사용합니다. 고압을 가하면 물 분자와 기름 분자는 서로 뭉쳐있기 어려워지므로, 섞일 가능성이 높아집니다.
초음파를 사용합니다. 초음파를 사용하면 물 분자와 기름 분자를 강하게 진동시켜 줍니다. 이로 인해 물 분자와 기름 분자가 서로 섞일 가능성이 높아집니다.
이러한 방법을 사용하면 물과 기름을 섞을 수 있지만, 완전히 섞이지 않고 약간의 층 분리가 남을 수 있습니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
물과 기름이 서로 섞이지 않는 이유는 바로 분자 구조의 차이 때문입니다. 물은 극성 분자이고, 기름은 비극성 분자입니다. 극성 분자는 분자 내에서 양전하와 음전하가 분포되어 있는 분자입니다. 반면에, 비극성 분자는 분자 내에서 양전하와 음전하가 분포되어 있지 않은 분자입니다. 물은 극성 분자이기 때문에, 물 분자끼리는 서로 인력이 작용하여 서로 끌어당깁니다. 반면에, 기름은 비극성 분자이기 때문에, 기름 분자끼리는 서로 인력이 작용하지 않습니다. 따라서, 물과 기름을 함께 섞으면, 물 분자는 물끼리, 기름 분자는 기름끼리 서로 뭉쳐서 층 분리가 발생하게 됩니다
안녕하세요. 김지호 과학전문가입니다.
물은 극성을 나타내는 친수성 물질인 반면 기름은 탄화수소 성분이 많은 소수성 물질이기 때문입니다. 물질은 서로 유사한 성분끼리 결합을 형성하려는 성질이 있기 때문에 친수성물질은 친수성물질끼리, 소수성물질은 소수성물질끼리 상호작용하려고 합니다. 이렇기 때문에 물과 기름은 쉽게 섞이지 않으며 두 성분을 섞이게 하려면 비누와 같은 계면활성제를 넣어주면 됩니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 기름이 물과 안 섞이는 먼저 분자의 구조에 따른 극성과 비극성때문입니다.
기름은 주로 탄소와 수소 분자로 구성되어 있습니다. 그래서 탄소와 수소는 서로 전자를 끌어당기는 힘이 비슷한 원소이기 떄문에 분자 전체에 전자가 고르게 퍼져 있어서 양전하를 띠는 부분과 음전하를 띠는 부분이 나뉘지 않는 비극성 분자입니다. 하지만 물은 산소와 수소분자로 이루어져 있습니다. 이 산소와 수소는 전자를 잡아당기는 힘이 산소가 휠씬 크기 때문에 전자를 더 세게 당기는 산소쪽이 -극이 되고 전자를 당기는 힘이 약한 수소쪽이 +극이 되면서 분자 하나에 두 개의 극이 존재하는 극성 분자가 되는 것입니다. 따라서 서로를 잡아당기는 전기적인 힘이 크게 차이 나서 두 물질을 섞어도 극성 분자는 극성 분자끼리 비극성 분자는 비극성 분자끼리만 서로 섞이게 되어서 물과 기름이 섞이지 않는 것입니다.
그런데 이런 물과 기름을 섞게 하는 방법은 계면활성제를 사용하면 됩니다. 계면활성제란 서로 다른 성질을 가진 물질이 만나는 표면에서 활성화되는 물질로, 기름/물과 같이 섞이지 않는 물질의 경계면에서 활동할 수 있는 물질을 뜻합니다. 계면활성제는 극성과 비극성을 섞기 위해 두 가지를 모두 갖고 있습니다. 친수성은 물과 잘 섞인다는 뜻으로 극성, 소수성은 비극성으로 친수성 머리와 소수성 꼬리로 구성되어 있습니다. 소 수성 꼬리는 기름과 상호작용하고 친수성 머리는 물과 상호작용하며 기름과 물이 섞이도록 유도합니다.
출처 : 한국연구재단 기초 연구 공식블로그 - 계면활성제 : 물과 기름을 혼합하는 신비한 물질
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
물과 기름이 섞이지 않는 이유는 물은 극성이라는 성질을 가지고 있으며, 기름은 무극성이라는 성질을 가지고 있기 때문이죠. 극성과 극성끼리, 무극성과 무극성끼리는 잘 섞이지만 극성과 무극성 물질은 잘 섞이지 않습니다.
물과 기름이 섞이지 않는 또다른 이유로는 밀도와 관계가 있습니다. 밀도는 일정한 면적이나 공간 속에 무엇이 빽빽이 들어 있는 정도를 말하는데요. 일정한 공간 안에 무언가가 가득하다면 밀도가 높은 것이라고 생각하면 됩니다. 기름과 물이 섞이면 경계면이 생기면서 물 위에 기름이 둥둥 떠다니는 것을 본 적이 있을텐데요. 기름이 물 위에 뜨는 이유는 물은 밀도가 크고 기름은 밀도가 작기 때문에 물과 기름이 섞이면 밀도가 작은 기름이 물 위에 뜨는 형태가 만들어지게 되는 것이랍니다.
