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섞으면 어떻게 될까요? (식초/ 물엿/ 식용유)

 

 

 

안녕하세요. 롯데정밀화학 유쾌발랄소화제의 화통이입니다.

오늘은 여러분에게 질문 하나를 드리려고 합니다!

위에 보이듯이 제가 식초와 물엿, 식용유를 준비했습니다.

세가지 액체를 한번에 섞으려고 하는데요. 어떤 결과를 가져올까요?

식용유가 가장 아래에 올 것인가 아니면 두 가지 액체만 섞일 것인가....

그럼 이제 섞어보겠습니다!

 

 

 

 

신기하지 않나요! 보시면 물엿 그리고 식초, 식용유 순으로 쌓이는데요.

왜 이런 순서로 쌓이는지, 층분리는 왜 일어나는지 이제부터 설명드리겠습니다.

 

 

 

서로 다른 액체가 순서대로 쌓이는 것은 바로 밀도 차이 때문입니다.

밀도부피에 대한 질량의 비를 의미하는 것으로 위와 같이 단위부피당 가장 무거운 물엿이 가라앉고 그 다음 식초, 식용유 순으로 밀도의 상대적 크기를 알 수 있습니다.

 

세가지 액체 모두 성분의 차이 때문에 밀도를 정확하게 알 수는 없지만 대략적으로 물엿은 약1.1 g/cm³ 이상, 식초는 아세트산의 밀도가 약 1.05 g/cm³임을 볼 때 물과 섞여있어 이보다 약간 못미치는 정도의 값을 가질 것으로 예상됩니다.

식용유는 물에 부으면 둥둥 뜨는 현상을 볼 수 있듯이 0.8g/cm³이상 1.0g/cm³ (물의 밀도) 사이의 밀도를 가집니다.

 

세가지 액체가 순서를 이루면 쌓이는 것은 이해가 되셨나요?

혼합물에서 섞이는 원리에 대해 한가지 더 설명드릴게요.

 

 

사람사이에도 '케미'라는게 있다고 하잖아요. 이 사람과는 처음 봤음에도 불구하고 금방 친해지거나 잘 맞는다는 느낌이 들 때 바로 케미가 있다고 하죠!

분자들도 똑같답니다. 잘 어울리고 친밀한 분자들이 따로 있고 그들 사이에는 당기는 힘이 존재하죠. 그 분자들을 친밀한지 안 친밀한지 구분하는 기준이 바로 성/ 무극성입니다.

 

 

위에 보이시는 물분자(H2O)가 대표적인 극성분자입니다. 극성이란 분자의 구조에서 전자의 배치가 대칭을 이루지 않고 한 쪽으로 치우치는 형태를 말하는데요. 위의 물분자 구조가 극성인 이유는 산소와 연결되지 않은 부분에 결합하지 않은 전자가 두 쌍이나 존재해서 비대칭형태를 이루고 있기 때문에 양전하와 음전하의 무게중심이 일치하지 않기 때문이랍니다.

 

 

 

반대로 무극성은 전하가 대칭을 이루는 형태로 대표적인 것이 이산화탄소(CO2)분자 인데요. 산소를 2개 가지고 있다는 것이 물분자와 상당히 비슷한 구조입니다. 차이가 있다면 이산화탄소 분자는 굽은형이 아닌 일직선 구조를 가지고 있다는 점이죠! 이것은 합하지 않은 전자쌍이 존재하지 않고 원소들 간에 작용하는 힘이 대칭을 이루고 있다는 증거입니다.

 

에탄올이나 물은 극성, 벤젠이나 이산화탄소는 무극성 분자의 예로 극성은 극성끼리 섞이고 무극성은 무극성끼리 섞이려고 합니다. 성향이 비슷한 사람끼리 쉽게 친해지고 케미가 맞다고 하는게 분자와도 어떻게 비슷한지 아시겠죠?

 

이 원리를 앞서 한 실험에도 적용해보자면 식초는 물과 아세트산으로 이루어진 극성물질, 식용유는 무극성 물질이기 때문에 서로 섞이고 싶어하지 않아 계속 저어줘도 층을 유지하는 현상을 보이는 것이랍니다.

 

혼합물의 성질에 대해 예전에도 한번 설명 드린 적이 있는데요. 아래 게시글 참고하시면

도움이 될 것 같습니다. 그럼 화통이는 재밌는 실험 아이템을 구상해서 다시 찾아오도록 하겠습니다.

 

 

 

 

 

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크로마토그래피 실험

 

 

 

 

안녕하세요~롯데정밀화학 유쾌발랄소화제의 화통이입니다.

지난번에 화학진화설을 설명드리면서 크로마토그래피 실험을 할 것이라고 말씀드렸었는데요.  드디어 소개해드리려고 합니다!

 

 

화학진화설에서는 물 성분 이외에 그 속에 녹아있던 유기물을 입자를 분류하는 데 이용했었는데요. 오늘은 좀 간단하게 집에서도 하실 수 있는 종이 크로마토그래피를 해보려고 해요!

 

 

잉크 색소 분리하기!

 

 

먼저 거름종이와 수성사인펜, 그리고 물, 스포이드를 준비해주세요~

그리고 관찰하고자 하는 색상의 사인펜으로  가운데로 부터 일정한 간격에 오도록 위의 사진처럼 그려줍니다.

 

그리고  펜으로 표시한 가운데 부분에 스포이드로 물을 떨어뜨리기 시작하면 퍼지기 시작하는 모습을 관찰할 수 있습니다.

 

실험에서 좀 더 다양한 색깔을 관찰하고 싶어서 6가지 색상 펜으로 실험 해보았어요~

 

 

물을 더할수록 잉크가 퍼져나가는 것 보이시나요?

 

보시면 파란색과 검정색의 경우에 다른 색상이 보이기도 하는데요.

동그란 거름종이의 경우 물의 양 때문에 끝까지 색상의 분리를 관찰하기는 어려웠습니다.

그래서 포기하지 않고 다시 막대종이에 크로마토그래피 실험을 시도했습니다!

 

 빨강, 초록, 파랑, 검은색으로 준비했는데요. 1센치정도 떨어진 부분에 사인펜으로 표시를 하고 비커에 담궈두었습니다. (표시한 부분은 물에 잠기지 않도록 해주세요!)

 

 

담그기 시작했을 뿐인데 변화가 빠른 속도로 보이죠? 4가지 색상은 어떻게 변했을까요?

 

 

검은색의 경우에는 갈색, 파랑색, 하늘색의 색깔이 관찰되었고 초록색은 노란색과 파랑색 색깔이 관찰되었습니다. 파랑색 표시는 보라색과 하늘색이 관찰되었고 붉은색은 크게 차이는 없지만 옅은 부분과 진한 부분으로 나뉘는 것을 볼 수 있었습니다.

 

 

크로마토그래피 실험 속 원리

 

크로마토그래피는 혼합물을 분리할 때 사용하는 것으로 이동상과 고정상의 인력차이를 이용해서 시료들을 확인하는 방법입니다. 시료가 정지상하고 더 잘 잡아당겨지면 천천히 이동하고 약하게 잡아 당겨지면 빠르게 운반되는 원리입니다. 교과과정에서 꽃잎의 붉은 색소나 엽록소를 위에서 보여드린 종이 크로마토그래피를 이용해 분리시키는 실험도 많이 보셨을거에요~. 종이는 셀룰로오스로 되어있기 때문에 고정상에 해당하는 것이 바로 셀룰로오스라고 보시면 됩니다. 셀룰로오스와의 친화성으로 구분하여 시료의 이동속도가 달라지는 것이죠! 

 

두번째 실험과 같이 막대종이가 물을 흡수함에 따라 물이 위쪽으로 이동하는 현상을 모세관 현상이라고 하는데요. 모세관 현상은 액체 속에 좁고 긴 관을 넣었을 경우 액체와 관사이의 부착력에 의해 액체의 표면이 볼록해지거나 오목해지는 현상을 말합니다.

이 현상 때문에 관에 따라 액체가 따라올라오거나 내려가는 현상이 생기죠. 우리가 일반적으로 볼 수 있는 현상이 천이나 종이에 물이 저절로 흡수되어 빨아올리는 것들인데요. 식물들이 수분이나 양분을 끌어올리는 원리도 모세관 현상때문이죠!

 

제가 보여드린 실험은 굉장히 간단하지만 가스 크로마토그래피, 액체 크로마토 그래피, 얇은막 크로마토그래피 등의 형태로 실제 다양한 산업분야에 응용되고 있는 중요한 분석법이므로 원리를 꼭 기억해주세요~!

마지막으로 저희가 사용중인 가스 크로마토 그래피 장치 사진 첨부합니다^^ . 장치는 복잡해 보이지만 위에서 설명드린 원리로 저희 회사에서도 상당부분의 분석을 담당하고 있답니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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