물과 식용유를 한 컵에 같이 섞으면 아무리 저어도 섞이지 않고 기름층이 물 위에 따로 둥둥 뜨고 섞이지 않는데요. 물과 기름이 섞이지 않는 이유는 무엇인가요?

Question

물과 식용유를 한 컵에 같이 섞으면 아무리 저어도 섞이지 않고 기름층이 물 위에 따로 둥둥 뜨고 섞이지 않는데요. 물과 기름이 섞이지 않는 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

물과 식용유가 아무리 저어도 섞이지 않고 기름이 위에 뜨는 이유는 물과 기름의 극성과 비극성의 성질과 밀도 차이 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.

물 분자는 산소 원자와 수소 원자가 결합해 있는데, 전자가 산소 쪽으로 치우쳐 있어 산소 쪽은 약간의 음전하(-)를, 수소 쪽은 약간의 양전하(+)를 띠는 극성 분자 입니다. 극성을 띤 물 분자들은 서로 강하게 끌어당기는 수소 결합이 매우 강합니다. 반면, 식용유는 탄소와 수소가 길게 연결된 탄화수소 사슬로 이루어진 비극성 물질로 전하의 치우침 없이 대칭적이고 전기적으로 중성이기 때문에, 물 분자처럼 서로 끌어당기는 강한 전기적 인력이 없습니다.

화학에서는 극성인 물은 극성 물질끼리, 비극성인 기름은 비극성 물질끼리 잘 섞이는데, 물과 기름은 성질이 반대이기 때문에, 물 분자들끼리 뭉치려는 힘이 너무 강해 기름을 밀어내 버립니다. 그리고, 물과 기름이 섞이지 않은 상태에서 식용유의 밀도가 물보다 작기 때문에 더 가벼운 기름층이 물 위에 둥둥 뜨게 되는 것입니다.