안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
물과 알코올을 같은 부피로 섞었을 때 전체 부피가 줄어드는 이유는 분자 크기의 차이에 따라 빈 공간을 채우는 효과와 두 분자 간의 강력한 수소 결합이라는 두 가지 효과 때문입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.
물 분자는 에탄올 분자에 비해 분자 크기가 훨씬 작기 때문에 작은 물 분자들이 크기가 큰 에탄올 분자들 사이의 미세한 빈 공간으로 들어가 전체 부피가 줄어들게 됩니다. 또한, 물과 에탄올은 모두 하이드록시기를 가지고 있어 분자 사이에 강력하게 끌어당기는 수소 결합을 형성합니다. 물 분자끼리, 또는 에탄올 분자끼리 있을 때보다 물과 에탄올이 만났을 때 분자 간의 화학적 상호작용이 매우 촘촘하게 일어납니다. 이 강력한 인력이 분자들을 서로 더 가까이 끌어당기기 때문에 분자 사이의 평균 거리가 좁아지면서 액체 구조가 더욱 밀도 높게 압축됩니다.