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세련된뱀눈새49
물과 기름은 서로 섞이지 않는 대표적 성질을 가지는데요. 그 이유가 궁금합니다.
물과 기름은 서로 섞이지 않는 대표적 성질을 가지는데요. 그 이유를 분자 구조와 극성 관점에서 설명하고, 이러한 성질이 생활 속에서 어떤 사례로 나타나는지 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
물과 기름이 서로 섞이지 않는 이유는 분자의 구조와 극성 차이 때문인데요 물은 극성을 가진 분자로 서로 강하게 끌어당기며 결합하려는 성질이 있지만 기름은 비극성 분자로 물과 같은 방식의 상호작용을 거의 하지 못합니다. 물은 산소 원자 하나와 수소 원자 두 개로 이루어져 있으며, 분자가 약 104.5°의 굽은 구조를 가지고 있는데요, 이때 산소는 전기음성도가 매우 크기 때문에 전자를 더 강하게 끌어당기고, 그 결과 산소 쪽에는 부분적인 음전하가 형성되고, 수소 쪽에는 부분적인 양전하가 형성됩니다. 이처럼 분자 내부에 전하가 한쪽으로 치우친 구조를 극성 분자라고 하는데, 이 극성 때문에 물 분자들은 서로 수소 결합이라는 분자 간 인력을 형성하며 잘 모여 있습니다.
반면 기름은 대부분 탄소와 수소로 이루어진 긴 사슬 형태의 탄화수소 분자이며 탄소와 수소 사이의 전기음성도 차이가 크지 않기 때문에 전자가 한쪽으로 치우치지 않고 비교적 균등하게 분포합니다. 따라서 기름 분자는 비극성 분자이며, 분자 사이의 인력도 주로 약한 분산력에 의존합니다. 화학에서는 이러한 성질을 유사한 성질끼리 잘 섞인다라는 원리로 설명하는데요, 즉 극성 물질은 극성 물질과 잘 섞이고, 비극성 물질은 비극성 물질과 잘 섞이는 경향이 있습니다. 물은 극성 분자이기 때문에 다른 극성 물질과는 잘 섞이지만, 비극성 분자인 기름과는 안정한 상호작용을 형성하지 못하며 결과적으로 물 분자들은 서로 뭉치고, 기름 분자들도 서로 뭉치면서 두 물질이 분리된 상태를 유지하게 됩니다.
이러한 성질은 생활 속에서 다양한 사례로 나타나는데요,예를 들어 요리를 할 때 국이나 수프 위에 기름이 둥둥 떠 있는 경우입니다. 이는 물과 기름이 섞이지 않고 밀도 차이 때문에 기름이 위에 올라오기 때문이라고 볼 수 있습니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
물과 기름이 섞이지 않는건 분자의 극성 때문입니다.
물의 경우는 수소와 산소가 H2O 형태로 분자를 이루는데 전자를 끌어당기는 힘의 차이고 안정된 분자이지만 외부로 아주 강한 극성을 띄고 있습니다. 그래서 물 내부에서 물 분자간 수소결합이라는 것을 이루고 있습니다.
기름은 탄소와 수소가 결합되어 있는 고분자 인데 탄소와 수소가 서로 아주 치우치지 않고 안정된 형태의 결합이기에 극성을 띄고 있지 않습니다.
강한 극성인 물과 물사이의 결합사이에 기름이 들어와도 이러한 결합을 끊어낼 만한 강한 에너지를 가지고 있지 않기 때문에 서로 결합을 하지 않는 것 입니다.
또한 물속에 기름 분자가 들어오면 물분자가 기름 분자 주변을 둘러싸서 서로 경계를 뚜렷하게 하게 되는데 이것은 전체의 무질서도가 낮아지는 쪽으로 움직이게 됩니다. 이는 엔트로피를 낮게 유지하려는 자연계의 질서이기도 합니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
안녕하세요. 정철 박사입니다.
물과 기름이 섞이지 않는 이유는 서로 섞일수 있을만한 구조가 아니기 때문입니다. 섞인다는것은 용해된다고 보시면 되는데 서로 용해되기 위해선 비슷한 구조가 있어야합니다
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
물은 극성을 가진 분자입니다. 산소와 수소가 결합할 때 전자의 분포가 불균형하게 이루어져 산소 쪽은 부분적으로 음전하를 띠고, 수소 쪽은 부분적으로 양전하를 띠게 됩니다. 이 때문에 물 분자는 극성을 가지며, 서로 강하게 끌어당기는 수소 결합을 형성합니다. 반면 기름은 대부분 탄소와 수소로 이루어진 긴 사슬 구조를 가지고 있는데, 탄소와 수소는 전기음성도가 비슷하여 전자의 쏠림이 거의 없습니다. 따라서 기름은 무극성 분자이고, 물과 같은 극성 분자와는 잘 섞이지 않습니다.
물은 극성 분자끼리 뭉쳐 안정된 상태를 이루려 하고, 무극성 분자인 기름은 물 속에서 배제됩니다. 이 과정에서 물과 기름은 서로 다른 층을 형성하며 분리됩니다. 이를 소수성 효과라고 부르며, 물이 기름을 밀어내는 성질로 이해할 수 있습니다.
이러한 성질은 생활 속에서 쉽게 관찰됩니다. 예를 들어 샐러드 드레싱을 만들 때 식초와 기름을 섞으면 잠시 뒤 다시 분리되어 두 층을 이루는 모습을 볼 수 있습니다. 또한 바다에 기름이 유출되면 물과 섞이지 않고 표면에 떠서 환경 문제를 일으키기도 합니다. 세제나 비누가 기름때를 제거할 수 있는 이유도, 분자 구조에 극성과 무극성 부분을 동시에 가져서 물과 기름을 연결해주는 역할을 하기 때문입니다.
결국 물과 기름이 섞이지 않는 것은 분자의 극성 차이에서 비롯된 자연스러운 현상이며, 이는 요리, 세정, 화장품, 환경 문제 등 다양한 생활 속 사례에서 확인할 수 있습니다.