해수 용존 기체들은 어떻게 물에 섞일 수 있나요?

Question

해수 용존 기체는 이산화 탄소와 산소가 대표적인데, 이산화 탄소와 산소는 무극성 분자들로, 극성 분자인 물에 섞이지 않는 것으로 알고 있습니다. 하지만, 바닷물을 보았을 때 함유량이 가장 높은 물질은 이산화 탄소로 이산화 탄소가 물에 녹아 있는 모습을 볼 수 있습니다. 이산화 탄소와 산소가 물에 녹을 수 있는 정확한 원리를 알고 싶고, 이산화 탄소와 산소가 물에 녹는다고 한다면, 과거 배웠던 극성은 극성끼리, 무극성은 무극성끼리 섞인다는 말이 틀려 이론상 물과 기름도 섞일 수 있는 것인지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요.

이산화탄소(CO₂)와 산소(O₂)가 물에 용해되는 현상은 헨리의 법칙(Henry`s Law)을 중심으로 설명할 수 있습니다. 이 법칙은 용질이 되는 기체의 물 속에서의 용해도가 그 기체의 분압에 비례한다고 설명합니다. 이산화탄소(CO₂)와 산소(O₂)는 모두 대기 중에서 물과 접촉할 때 해당 분압에 따라 물 속으로 용해됩니다. 이 과정에서 이산화탄소는 물 속에서 탄산(Carbonic acid)을 형성하는 화학 반응을 일으킬 수 있으며, 이는 이산화탄소가 다른 기체보다 물에 더 잘 녹는 한 원인입니다.
물과 기름이 섞이지 않는다는 일반적인 생각은 용매와 용질 간의 상호작용, 특히 극성에 기반한 것입니다. 물은 극성 분자로, 극성 또는 이온성 물질과 잘 섞입니다. 기름은 비극성이므로 물과는 섞이지 않습니다. 이러한 극성의 차이는 용해도의 차이로 이어집니다. 그러나 이산화탄소와 산소 같은 기체는 물에 녹을 수 있음을 보여주며, 이는 헨리의 법칙과 같은 물리화학적 원리를 통해 설명될 수 있습니다. 이러한 예외는 극성 원칙이 모든 경우에 적용되지 않음을 시사합니다.