극성과 무극성이 섞이지 않는 이유 - geugseong-gwa mugeugseong-i seokk-iji anhneun iyu

물과 기름이 섞이지 않는 이유

자본주의과학자 2020. 8. 21. 22:55

물과 기름이 섞이지 않는 이유

 물과 기름이 섞이지 않는 이유

물과 섞이지 않는 기름

물과 기름은 섞이지 않습니다. 이는 모두가 다 아는 당연한 사실입니다. 그렇다면 왜 물과 기름은 섞이지 않을까요? 이를 화학적으로 답한다면, 물윽 극성 분자이며 기름은 무극성 분자이기 때문에 서로 섞이지 않습니다.

기름은 대부분 탄소와 수소로 구성된 분자인데, 탄소와 수소는 전자를 끌어당기는 힘인 전기음성도가 유사한 원소입니다. 이 때문에 기름 분자는 분자 전체에 전자가 고르게 분포되어 있어 양전하를 띄는 부분과 음전하를 띄는 부분이 나뉘지 않는 무극성 분자입니다.

비극성(무극성) 분자의 정의와 예

비극성 또는 무극성 분자(Nonpolar molecule)는 전하의 치우침(분리)가 없기 때문에 상대적인 +극(양전하)과 -극(음전하)이 형성되지 않는 분자를 의미합니다. 즉, 비극성 분자의 전하는 분자 전체에

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물 분자를 구성하는 산소와 수소의 경우 전기음성도가 서로 다릅니다. 산소는 수소보다 전기음성도가 더 높아, 즉 전자를 더 세게 잡아당겨 산소쪽이 (-)극이 되고 전자를 덜 잡아당기는 수소쪽이 (+)극이 되어 한 분자 내에 두 개의 극이 존재하는 극성 분자가 됩니다.

물은 극성 분자이며 기름은 무극성 분자이기 때문에 서로를 잡아당기는 전기적 힘의 차이가 발생합니다. 따라서 극성이 서로 다른 물과 기름은 서로 섞이기보다는 극성 분자인 물은 물끼리, 비극성 분자인 기름은 기름끼리만 섞이게 됩니다.

그렇다면 왜 극성 분자와 비극성 분자는 서로 섞이지 않을까요? 물은 수소 결합에 의해 물 분자 사이에 상대적으로 강한 분자간 힘으로 결합되어 있습니다. 기름이 물에 용해되기 위해서는 물의 수소결합을 끊어야 하는데 비극성 분자인 기름은 극성 부분이 없으므로 물의 수소결합을 끊고 섞일 수가 없는 것입니다.

이렇게 서로 섞이지 않는 극성 분자와 비극성 분자의 경계를 활성화시켜 서로 섞일 수 있게 하는 물질을 계면활성제라고 합니다. 우리가 일상생활에서 가장 쉽게 볼 수 있는 계면활성제는 바로 비누입니다. 물로만 씻을경우 기름으로 이루어진 오염물질이나 자국이 지워지지 않지만 계면활성제인 비누를 사용하면 계면활성제에 의해 기름으로 이루어진 오염물질이 물에 녹아 제거됩니다.

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흔히 과학 수업 시간에 기름과 물은 서로 섞이지 않는 성질이 있어 섞이지 않는다 라고 배웁니다. 하지만 이렇게 간단한 설명 말고, 화학적 지식에 근거하여 자세하게 설명해주셨으면 좋겠습니다..

총 7개의 답변이 있어요.

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

기름과 물이 섞이지 않는것은 물은 물끼리 뭉치는 성질이 있고 기름은 기름 끼리 뭉치는 성질이 있어서 그렇습니다

물과 가름을 섞기 위해서는 계면활성제를 넣어주면 섞입니다

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    물 분자는 H2O로 구성되어 있으며

    그림에서와 같이 H가 한쪽으로 쏠려있어 자체가 일종의 자석입니다.

    그래서 분자간에 끌어들이는 성질이 발생하겠죠?

    이딴식으로요

    반면 기름 분자들은 이런 자석같은 구조가 없습니다.

    모래(기름분자) 속에 자석(물분자)를 섞어 놓고 흔들다 보면 자석들끼리 서로 끌어들여 뭉치게 되고 모래를 밀어내는 현상이 벌어져서

    기름과 자석이 따로 분리되는것과 동일한 원리로 물분자와 기름분자가 분리되는 것이랍니다.

    2022. 02. 17. 20:11

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      안녕하세요. 임병철 과학전문가입니다.

      밀도를 배우셨는지에 따라서 대답이 달라집니다.

      물의 밀도는 약 1 기름은 0.89 정도입니다(온도에 따라 달라짐, 물에 얼음을 넣은것처럼)

      밀도가 가벼우면 위로 올라가겠죠?

      화학적 접근은 친수성 소수성으로 봅니다.

      물이랑 친하면 친수성

      기름(지방류)와 친하면 소수성으로 보면 됩니다.

      서로를 잘 섞어주기 위해 계면활성제(세제 비누 등)

      를 넣어주면 잘 섞이죠 ㅎㅎ

      보고서 쓰시는거면 친수성 소수성 밀도 계면활성제를 검색하시면 원하는 답을 얻으실겁니다^^

      2022. 02. 17. 16:23

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        안녕하세요.

        물질에는 극성과 비극성이 존재합니다.

        극성물질은 분자내의 전하의 차이에 따라 쌍극자모멘트가 생기는 물질이며,

        비극성물질은 분자내에 전하의 차이가 없거나, 서로 상쇄되어 쌍극자모멘트가 없는 경우 입니다.

        극성물질은 극성물질과 섞이고, 비극성물질은 비극성물질과만 섞이기 때문에, 극성물질인 물과 비극성물질인 기름이 섞이지 않는것입니다.

        2022. 02. 17. 03:08

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          안녕하세요. 한선옥 과학전문가입니다.

          기름은 물과 섞이지않는이유는 물은 친수성이고 기름은 친유성이기때문입니다

          같은성질을 가진 것들끼리 서로 섞이는 성질을 가지고 있기 때문입니다

          2022. 02. 16. 16:18

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            안녕하세요. 오현수 과학전문가입니다.

            물과 기름은 성질이 다르기때문입니다.

            물은 수소원자와 산소원자가 104.5도의 각도를 가지고 있지요. 그리고 원자핵의 전자를 끌어당기는 힘이 있기때문에 상대적으로 모멘텀 값이 있습니다. 그리고 수소와 산소원자끼리는 수소결합이라는 분자간 상호작용이 이루어지는데요. 결론적으로 물분자는 극성이라는 것입니다.

            반면 기름은 일반적으로 탄소사슬로 이루어지는데요.. 탄소원자와 수소원자가 대칭적으로 분포해있어서 모멘텀 값은 0에 가깝습니다. 게다가 소수성 분자인데 hydrophobic interaction 이라 하여 서로가 뭉치는 경향이 있습니다.

            일반적으로 극성분자는 극성물질끼리 소수성분자는 소수성 물질끼리 뭉치는 경향이 있는데요. 이러한 특성때문에 물과 기름은 분리되어지게 됩니다.

            그리고 상대적으로 단위부피당 질량인 밀도차이가 물이 기름보다 일반적으로 크기때문에 기름이 물에 뜨게 되는 것이죠.

            답변이 도움되었으면 합니다. 감사합니다.

            2022. 02. 16. 14:41

            신고사유 :

              물과 기름의 분자구조 차이가 다르기 때문입니다.

              물은 극성 분자이고, 기름은 무극성 분자입니다.

              일반적으로 극성 분자는 극성 분자끼리, 무극성 분자는 무극성 분자끼리 결합하려는 성질이 있습니다.

              따라서 물과 기름이 섞일 수 없습니다.

              2022. 02. 16. 10:35

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