전분용액 실험의 원리는 무엇인가요?

Question

전분용액이라는데 천천히 살살 손가락으로 만지면 부드럽고 액체같은데 단단하게 주먹으로 내리치니 용액 자체가 단단하게 변하던데 그렇게 되는 원리가 무엇인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

전분용액은 천천히 살살 만지면 부드럽고 액체같은데 단단하게 주먹으로 내리치니 용액 자체가 단단하게 변하는 이유는 전분의 특성 때문입니다. 전분은 녹으면서 물과 결합하여 젤리처럼 끈적끈적한 물질을 형성합니다. 이 물질은 주먹으로 내리치면 뭉쳐서 단단해집니다.전분의 젤리화는 전분의 분자 구조에 의해 발생합니다. 전분의 분자는 가는 실 모양으로 되어 있는데, 이 분자들이 물과 결합하면 서로 엉켜서 끈적끈적한 젤리 모양을 형성합니다. 이 젤리는 주먹으로 내리치면 뭉쳐서 단단해집니다

Answer 2

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.

전분용액의 이런 특징은 노동석(Non-Newtonian fluid)라 불리는 물질의 특성으로 설명됩니다. 이러한 물질은 전통적인 액체와는 다르게 특정한 조건하에서는 액체처럼 행동하고, 다른 조건에서는 고체처럼 행동합니다. 전분용액은 이러한 노동석의 한 종류입니다.

전분용액의 경우, 액체상태와 고체상태의 변화는 전분 분자들의 배열과 상호작용에 의해 결정됩니다. 천천히 손가락으로 만지면 분자들이 서로 미끄러지며 액체와 유사한 행동을 하게 되지만, 갑작스럽게 강한 힘으로 미치면 분자들의 배열이 바뀌어서 고체와 같이 단단한 특성을 띄게 됩니다.

이러한 노동석의 특성은 이물질을 특정한 힘으로 강하게 미치거나 손길을 가하면 변하는 현상으로, 이러한 특징을 가진 물질은 일상 생활에서도 다양한 예시로 볼 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

해당현상을 우블렉이라 합니다.

우블렉은 어떤 힘을 가하면 가해지는 힘과 변형이 비례하지 않는 유체로 비뉴턴유체 즉, 비관성유체라고 합니다.

이런 비관성유체는 외부에 강한 충격이 가해지는 순간 입자들이 서로 엉키며 기둥과 같은 형태가 만들어지며 고체화가 됩니다.

반대로 서서히 가해지는 힘에는 서로 엉킨 입자들이 서서히 풀리며 부드럽게 변하게 됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

전분 용액은 실제로 액체인데, 그릇에 담거나 손가락으로 접촉할 때 부드럽고 유동적으로 느껴집니다. 이것은 전분 분자들이 물 분자들과 상호 작용하여 형성되는 복잡한 구조 때문입니다.

전분 분자는 긴 체인 형태를 가지고 있으며, 이 체인은 물 분자와 상호 작용하여 용액으로 분산됩니다. 이 때 분자 간의 상호 작용은 전분 분자 간의 반발력과 물 분자와의 수소 결합으로 인해 일어납니다.

하지만 손가락 등 강한 압력이 가해지면 전분 분자 간의 상호 작용이 깨지고, 분자들이 서로 밀착하여 단단한 구조를 형성합니다. 이로 인해 전분 용액은 단단하게 변하는 것처럼 느껴집니다.

이러한 현상은 전분 용액의 비뉴탈레 액체 상태와 플라스틱 상태 간의 전환으로 알려져 있습니다. 과학적으로는 "전분 응고" 혹은 "전분 겔화"라고 불리며, 이는 전분 용액의 특성 중 하나입니다.

Answer 5

안녕하세요. 조사를 해본 결과 전분은 녹으면서 팽창하여 젤 상태가 됩니다. 이 젤 상태는 전분의 분자끼리 결합하여 만들어집니다. 전분의 분자는 녹으면서 자신의 꼬리 부분을 서로 붙입니다. 이로 인해 젤 상태가 만들어지며, 이 젤 상태는 매우 강합니다.

전분 용액을 손가락으로 만지면 부드럽고 액체 같은 느낌이 듭니다. 이는 전분의 젤 상태가 매우 얇기 때문입니다. 그러나 전분 용액을 주먹으로 내리치면 젤 상태가 깨지면서 전분의 분자가 서로 얽히게 됩니다. 이로 인해 전분 용액은 단단하게 변합니다.

이러한 현상을 "전분의 겔화"라고 합니다. 전분의 겔화는 전분을 사용한 다양한 식품에서 볼 수 있는 현상입니다. 예를 들어, 밥을 지을 때 밥이 뜨거울 때는 부드럽지만, 식으면서 단단해지는 이유는 바로 전분의 겔화 때문입니다. 도움이 되셨다면 좋아요 추천 부탁드립니다. ^^