물에 녹지 않는 물질인데 수용해도가 나올 수 있는건가요?
한 물질에 대해 찾아보니 물에 녹지 않는 공유 결합 물질인데 이 물질의 용해도 물에서 17mg/L라는 것을 보았습니다. 이 두 개념이 분리된 개념인지 어떤 이유로 인해 이렇게 나올 수 있는지 궁금합니다.
물에 "녹지 않는다"고 일반적으로 언급되는 물질도 사실은 대부분 물에 아주 조금이라도 용해될 수 있습니다. 이러한 물질들은 '불용성' 또는 '낮은 용해도'를 가진 것으로 분류될 수 있지만, 완전히 용해되지 않는 것은 아닙니다. 어떤 공유 결합 물질이 물에 용해도가 17 mg/L라는 것은 그 물질이 물 1리터당 최대 17 mg까지 용해될 수 있음을 의미합니다. 이런 수치는 일상적 사용에서는 거의 용해되지 않는 것처럼 보일 수 있지만, 화학적으로는 그 물질이 완전히 불용성이 아니라는 것을 나타냅니다.
물에 녹지 않는 물질이라도 일부 용해도 값을 가질 수 있는 이유는 물리화학적 개념을 이해하는 데 있습니다. 용해도와 물에 녹지 않는다는 개념이 어떻게 공존할 수 있는지 설명드리겠습니다.
물에 녹지 않는다는 의미"물에 녹지 않는다"는 표현은 일반적으로 해당 물질이 물에 거의 녹지 않는다는 것을 의미합니다. 즉, 물과 혼합했을 때 매우 소량만이 물에 용해될 수 있다는 뜻입니다. 이는 상대적인 개념으로, 실험적 측정에서는 완전히 녹지 않는 물질은 거의 없다고 봐도 무방합니다.
용해도 (Solubility)용해도는 특정 온도에서 특정 용매에 물질이 어느 정도까지 녹을 수 있는 양을 나타냅니다. 용해도는 보통 mg/L 또는 g/L로 표현됩니다. 예를 들어, 물에 대한 용해도가 17 mg/L인 물질은 1리터의 물에 17밀리그램까지 녹을 수 있다는 의미입니다.
물에 녹지 않는 물질의 용해도비록 "물에 녹지 않는" 것으로 분류된 물질이라도, 과학적으로는 물에 소량이라도 녹을 수 있습니다. 이는 물과 물질 간의 약한 상호작용 때문입니다. 물질이 물에 완전히 용해되지 않더라도, 분자의 일부분이 물 분자와 약한 인력을 형성할 수 있습니다. 이러한 상호작용은 극히 미미하지만, 그 결과 일부 용해도 값을 갖게 됩니다.
예시벤젠: 벤젠은 비극성 물질로, 물에 거의 녹지 않습니다. 그러나 벤젠의 물에 대한 용해도는 약 1.79 mg/L입니다.
헥세인: 헥세인 역시 비극성 물질로 물에 거의 녹지 않지만, 용해도는 약 9.5 mg/L입니다.
분자 간 인력: 물 분자와 비극성 물질 간에도 극히 약한 인력이 존재할 수 있습니다. 이는 소수성 물질이 물에 아주 미량 용해될 수 있는 이유 중 하나입니다.
열역학적 균형: 용해도는 물질이 용매에 녹는 양과 녹지 않고 남아 있는 양 사이의 평형 상태를 나타냅니다. 이 평형 상태에서 물에 아주 소량의 물질이 용해될 수 있습니다.
실험적 측정 한계: 실험에서 측정되는 용해도 값은 매우 낮을 수 있지만, 완전히 0이 되는 경우는 거의 없습니다.
결론적으로, "물에 녹지 않는다"는 표현은 일상적인 용어로는 용해도가 매우 낮다는 의미입니다. 과학적으로는 이러한 물질들도 일정한 용해도를 가질 수 있으며, 이는 분자 간 약한 상호작용과 열역학적 평형 상태에 의해 설명될 수 있습니다. 1리터의 물에 17 mg/L가 녹을 수 있다는 용해도 값은 매우 낮은 농도이지만, 물리화학적으로 가능한 현상입니다.
공유 결합 물질이 물에 잘 녹지 않습니다. 그래도 일부 소량은 물에 녹을 수 있습니다.
그 이유는 물 분자는 극성을 띠지만 비극성 물질이라도 극히 미약한 분산력과 반데르발스힘에 의해 녹을 수 있습니다.
그래서 비극성 분자가 매우 낮은 농도로 분산이 될수 있습니다.
결국 물에 녹지 않는 다는 것은 극히 미세한 량이 물에 녹는다는 것이고 대부분은 녹지 않고 분리 된다는 이야기 입니다.