학문
물과 에탄올을 섞으면 부피가 왜 줄어드나요?
안녕하세요 .
물 50mL와 에탄올 50mL를 섞었는데 총 부피가 100mL보다 작게 나온다는데요. 분자 크기나 인력 때문에 이런 현상이 생기는 건지 궁금합니다.
감사합니다.
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
문의 주신데로 물 50 밀리와 에탄올 50 밀리는 섞으면 총부피가 100 밀리보다 줄어들게 됩니다.
이는 물의 분자 크기가 에탄올 분자 크기보다 커서 물 분자 사이로 에탄올이 들어가게 되어 부피가 100 밀리보다 줄어들게 됩니다.
그리고 둘다 극성분자로 강한 인력을 가지고 있습니다. 그래서 서로 끌어당기게되어 분자간의 거리가 가까워지게 되는데 이것때문에도 부피가 줄어들게 되는 것 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
물 50mL와 에탄올 50mL를 혼합했을 때 전체 부피가 100mL보다 줄어드는 현상은 분자들의 크기 차이와 분자 사이에 작용하는 화학적인 인력 때문에 발생합니다.
가장 먼저 이해할 수 있는 원인은 두 물질을 구성하는 분자의 크기가 서로 다르다는 점입니다. 에탄올 분자는 물 분자에 비해 크기가 상대적으로 큽니다. 액체 상태의 물질들은 분자들이 완벽하게 밀착되어 있는 것이 아니라 분자 사이에 어느 정도의 빈 공간을 가지고 존재합니다. 따라서 크기가 큰 에탄올 분자들이 모여 있는 공간의 틈새로 크기가 작은 물 분자들이 미끄러지듯 끼어 들어가게 됩니다. 이는 마치 커다란 자갈들이 담긴 그릇에 고운 모래를 부으면 모래가 자갈 사이의 빈틈을 채우면서 전체 부피가 생각만큼 늘어나지 않는 원리와 같습니다.
또 다른 결정적인 원인은 물 분자와 에탄올 분자 사이에 작용하는 강한 인력입니다. 물과 에탄올은 모두 분자 구조 내에 수소와 산소가 결합한 하이드록시기를 가지고 있어 분자 간에 수소 결합이라는 매우 강력한 상호작용을 할 수 있습니다. 흥미롭게도 에탄올 분자끼리 당기는 힘이나 물 분자끼리 당기는 힘보다, 물 분자와 에탄올 분자가 서로를 당기는 힘이 화학적으로 더 강하고 긴밀하게 작용합니다. 이로 인해 두 액체가 섞이는 순간 서로를 더 강하게 잡아당기며 분자 간의 거리가 이전보다 좁혀지게 되고, 결과적으로 전체적인 부피가 압축되면서 줄어들게 됩니다.