세제는 왜 기름때를 물로 씻어낼 수 있게 해주나요?

Question

물만으로는 기름때가 잘 안 씻기는데 세제를 쓰면 잘 씻겨나가요. 세제의 어떤 화학적 구조가 물과 기름을 동시에 다룰 수 있게 해주는 건지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

물과 기름은 극성과 무극성의 분자 구조 차이를 가지고 있어 서로 섞이지 않습니다. 그런데 세제는 물과 기름에서 잘 섞이는 이유는 세제의 주성분인 계면활성제가 두 가지 화학적 성질을 하나의 분자 안에 모두 가지고 있는 물질이기 때문입니다. 세제의 계면활성제는 물과 강하게 결합하는 극성의 친수성 머리 부분과, 기름과 잘 섞이는 무극성의 소수성 꼬리 부분을 동시에 가지고 있습니다.

물과 기름은 본래 극성 차이로 섞이지 않지만, 세제를 물에 풀면 소수성 꼬리가 물을 피해 기름때 쪽으로 이동하여 세탁과정에서 떨어져 나온 기름때를 중심으로 계면활성제 분자들이 둥글게 둘러싸고, 소수성 꼬리는 내부의 기름을 붙잡고, 친수성 머리는 외부의 물을 향해 배열되어 미셀 구조를 형성합니다.

미셀의 겉면은 친수성이므로 물속에 안정적으로 분산되며, 머리 부분의 정전기적 반발력 덕분에 기름때가 다시 뭉치거나 식기에 달라붙지 않습니다. 결국 기름때는 미셀 내부에 갇힌 채 헹굼 물과 함께 씻겨 내려갑니다.