학문
고분자물질의 극성 비극성 구분하는 방법
고분자는 극성을 어떻게 구별할 수 있나요? 화학식보고 구조 예측해서 알아볼 수 있는건가요? 아니면 친수성 소수성만 보고 극성 비극성으로 구분하나요??
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요, 미소짓는자스민님. 이중철 과학기술전문가입니다.
먼저, 고분자 물질이 '극성(Polar)'인지 '비극성(Non-polar)'인지 구분하는 것은 질문자님이 이미 배웠거나 앞으로 배우게 될 화학의 기본 원리인 '전하의 치우침' 개념을 이해하면 아주 쉽습니다. 화학식 구조를 보는 법과 성질로 구분하는 법을 이해하기 쉽게 정리해 드리겠습니다.1. [가장 정확한 방법] 화학식과 구조로 예측하기!!
고분자는 수천, 수만 개의 원자가 연결되어 있지만, 결국 '단량체(모노머, 작은 기본 단위)'가 반복되는 구조입니다.
따라서, 단량체의 구조를 보면 극성 여부를 알 수 있게 되는 것이지요.
1) 전하의 '줄다리기'를 보세요. (핵심: 쌍극자 모멘트)
원자들 사이에는 전자를 끌어당기는 힘(전기음성도)의 차이가 있습니다.
극성: 구조 내에 산소(O), 질소(N), 염소(Cl)처럼 전자를 강하게 끌어당기는 원자가 한쪽으로 치우쳐 있을 때입니다.
비극성: 구조가 매우 대칭적이라서 전자를 당기는 힘이 사방에서 상쇄될 때입니다. (Ex. 폴리에틸렌)
2) 특정 '편을 가르는 팀원'이 있는지 확인하세요. (핵심: 작용기)
화학식에 다음과 같은 모양이 보인다면 대부분 극성입니다.
참고로, 자주 보이는 것은 이해를 바탕으로 외워두면 편하겠지요?
-OH(히드록시기): 산소가 전자를 확 끌어가서 강한 극성을 띱니다. (Ex. PVA)
-COOH(카르복실기): 식초처럼 시큼한 성질을 내며 극성이 강합니다.
-Cl(염소): 한쪽에서 전자를 세게 당깁니다. (Ex. PVC)
반면에, 탄소(C)와 수소(H)로만 이루어져 있다면 거의 100% 비극성입니다. (Ex. 비닐봉지인 PE, 플라스틱 용기인 PP)
2. '친수성·소수성'과 '극성·비극성'의 관계
질문하신 것처럼 이 둘은 아주 밀접한 관계가 있습니다.
하지만, 각 정의는 조금 다르다는 것을 구분하여 숙지해야 한답니다.
극성/비극성: 분자 내부에 전기가 치우쳐 있는가 하는 '상태'입니다.
친수성/소수성: 물(H₂O)과 친한가 하는 '성향'입니다.
※ 핵심 원리: 끼리끼리 녹는다?!
물은 대표적인 극성 물질입니다.
그래서 극성 고분자는 물과 친하고(친수성), 전기가 치우치지 않은 비극성 고분자는 물을 싫어합니다(소수성).
따라서, 물에 잘 젖거나 녹는 고분자를 보며 '아, 이건 극성이겠구나!'라고 추측하는 것이야말로 아주 훌륭한 접근법입니다.
3. [대표적인 예시] 한눈에 비교하는 고분자!
정리하자면,
1) '화학식'을 볼 때:
산소(O)나 질소(N) 같은 원자가 한쪽에 툭 튀어나와 있거나 대칭이 깨져 있다면 극성입니다.
탄소와 수소만 가득하면 비극성입니다.
2) '성질'을 볼 때:
물을 뿌렸을 때 물방울이 퍼지지 않고 동글동글 맺히면(소수성) 비극성, 물이 쫙 퍼지며 스며들면(친수성) 극성일 확률이 매우 높다고 판단할 수 있습니다.
즉, 화학 구조를 먼저 보고, 그 구조 때문에 나타나는 성질(친수성·소수성)을 연결해서 이해할 수 있다면, '화학'이 훨씬 쉽고 흥미있게 느껴질 거에요.
