주요 개념
화학
계면 활성제
밀도
극성

소개
잘 지내지 못하는 두 사람을 묘사 할 때“저 두 사람은 기름과 물이 섞인 것”이라는 말을들은 적이있을 것입니다. 표면에 반짝이는 기름이 떠 다니는 것도 눈치 채 셨을 것입니다. 비가 내린 후 물이 웅덩이입니다. 두 경우 모두 물과 기름이 잘 어울리지 않는다는 것을 이해합니다. 그러나 왜 그런지 궁금한 적이 있습니까? 다른 많은 것들이 물에 녹을 수 있습니다. 기름이 안되는 이유는 무엇입니까? 기름을 아주 특별하게 만들고, 우리는 불가능한 일이 일어나도록 노력할 것입니다. 기름과 물을 섞는 것입니다!

배경
과일 주스, 식용 염료 또는 설탕과 소금과 같은 다른 많은 물질과 달리 기름은 물과 섞이지 않습니다. 그 이유는 기름과 물의 특성과 관련이 있습니다. 물 분자는 하나의 산소 원자와 두 개의 수소 원자로 구성되어 있습니다.이 구조가 매우 단순한 것 외에도 물의 몰 cules는 극성이며 이는 물 분자에 전하가 고르지 않게 분포되어 있음을 의미합니다. 물은 산소 원자에서 부분적으로 음전하를 띠고 수소 원자에서 부분적으로 양전하를 띤다. 이 극성은 물 분자가 한 물 분자의 음전하 산소 원자와 다른 물 분자의 양전하 수소 원자 사이에서 서로 강한 수소 결합을 형성하도록합니다. 소금과 설탕과 같은 다른 분자들도 극성 때문에 물에 용해 될 수 있습니다. 물 분자의 양쪽 끝에있는 전하는 다른 분자의 화학 구조를 분해하는 데 도움이됩니다.

오일은 반대로 비극성이므로 물 분자의 극성에 끌리지 않습니다. 사실, 오일은 소수성 또는 “물에 대한 두려움”입니다. 물 분자에 끌리는 대신에 기름 분자는 물 분자에 의해 쫓겨납니다. 따라서 물 한 컵에 기름을 넣으면 둘이 서로 섞이지 않습니다. 기름은 물보다 밀도가 낮기 때문에 항상 떠 있습니다. 물 위에 기름의 표면층을 만듭니다. 폭우 후 거리에서 이것을 보았을 것입니다. 일부 물웅덩이에는 기름 코팅이 떠있을 것입니다.

이 활동에서 우리는 테스트 할 것입니다. 기름과 물을 혼합하는 데 도움이되는 계면 활성제의 힘입니다. 우리가 사용할 계면 활성제는 양친 매성 (부분 극성 및 부분 비극성)이기 때문에 기름과 물 사이의 표면 장력을 깨는 데 도움이되는 식기 세제입니다. 결과적으로 세제는 결합 할 수 있습니다. 물과 기름 분자 모두에.이 활동에서이 속성의 결과를 볼 수 있습니다!

재료

• 뚜껑이 달린 투명한 플라스틱 물병 2 개
• 물 2 컵
• 기름 1/2 컵 (올리브, 요리 또는 식물성 기름 모두 가능)
• 액체 식기 세척 비누
• 시계 또는 타이머
• 영구 마커
• 계량 컵
• 계량 스푼
• 식용 색소 (선택 사항)

준비

• 물병에서 라벨을 제거합니다.
• 마커를 사용하여 병에 라벨을 붙입니다. 첫 번째 “Oil + Water”와 두 번째 “Oil + 물 + 비누.” 라벨을 가능한 한 병 윗부분에 가깝게 작성합니다.
• 각 병에 물 한 컵을 붓습니다.

절차

• 오일 + 물이라는 라벨이 붙은 병에 기름 1/4 컵을 조심스럽게 계량하여 붓습니다. 물과 기름을 관찰하면서 병을 조리 대나 평평한 표면에 놓으십시오. 기름이 바닥에 가라 앉습니까? 병을 물 위에 올려 놓거나 섞으시겠습니까?
• 이 단계를 반복하여 기름 + 물 + 비누라고 표시된 병에 1/4 컵의 기름을 추가합니다. 기름이 바닥에 가라 앉습니까? 물 위에 또는 섞으시겠습니까?
• 오일 + 물 + 비누 라벨이 붙은 병에 주방 세제 3 큰술을 조심스럽게 넣으세요. 주방 세제를 넣을 때 병을 흔들지 마세요.
• 병 뚜껑이 각 병에 단단히 조여져 있는지 확인합니다.
• 양손에 병을 들고 병을 20 초 동안 세게 흔 듭니다.
• 병을 내려 놓습니다. 빛이 충분한 평평한 표면에.
• 시계의 시간을 기록해 둡니다. 또는 타이머를 10 분으로 설정합니다.
• 각 병의 내용물을 관찰합니다. 한 번에 하나씩 빛을 비추면 병 안에서 무슨 일이 일어나고 있는지 명확하게 볼 수 있습니다. 병을 흔들었을 때 어떤 변화가 있었나요? 혼합물이 둘 다에서 동일하게 보입니까? 그렇지 않다면 그들 사이의 차이점은 무엇입니까? 관찰 한 차이점을 어떻게 설명 하시겠습니까?
• 10 분이 지난 후 병의 내용물을 살펴보고 변경 사항을 확인하십시오. 각 병에서 기름과 물은 어떻게 생겼습니까? 기름이 물과 섞여서 바닥으로 가라 앉거나 위로 올라 갔습니까?
• 추가 : 용암 램프 효과를 얻기 위해 물에 식용 색소를 추가합니다.
• 추가 : 치약, 손 비누, 샴푸와 같은 다른 유형의 비누를 기름과 혼합하여 테스트합니다. 물.

관찰 및 결과
이 활동에서는 기름과 물을 결합한 다음 식기 세제를 추가하면이 혼합물의 특성이 어떻게 변하는 지 관찰했습니다. 먼저 물에 기름을 넣었을 때 서로 섞이지 않는다는 것을 알아 차렸어야합니다. 대신 기름은 물 표면에 층을 만들었습니다. 이것은 기름이 물보다 밀도가 낮기 때문에 표면에 떠오르 기 때문입니다. 기름 + 물병을 흔들었을 때 기름이 작은 구슬로 부서지는 것을 눈치 채 셨을 것입니다. 그러나이 구슬은 물과 섞이지 않았습니다. Oil + Water 병을 10 분 동안 그대로두면 기름과 물이 거의 즉시 다시 분리되기 시작하고 10 분 후에 다시 한 번 병에 두 개의 별개의 층이 생겼습니다.

In 대조적으로 오일 + 물 + 비누 병을 흔들면 많은 거품이 발생했지만 즉시 분리되기 시작하는 대신 혼합물이 흐리고 노란색이었습니다. 결국 기름과 물은 다시 두 층으로 분리되어야하지만,이 층은 기름 + 물병에있는 층보다 덜 뚜렷하고 흐릿하게 보였을 것입니다.

두 병의 차이는 접시를 추가 한 결과입니다. 기름 + 물 + 비누 병에 세제를 넣습니다. 세제 분자는 물 분자와 기름 분자 모두와 결합을 형성 할 수 있습니다. 따라서 기름과 물은 기술적으로 서로 섞이지 않지만 식기 세제 분자는 기름과 물 분자 사이의 다리 역할을합니다. 그 결과 기름과 물 분자가 병에서 명확하게 분리되지 않습니다. 대신 주방용 세제를 추가하여 만든 기름, 비누 및 물 사슬로 인해 흐린 혼합물이 나타납니다.

자세히 알아보기
Goo-Be-Gone : 기름 유출 청소, Science Buddies에서
나만의 용암 램프 만들기, Scientific American
청결의 화학 : 비누 합성 연구를위한 비누 만들기, Science Buddies
모든 연령을위한 과학 활동!, Science Buddies

이 활동은 Science Buddies와 협력하여 제공되었습니다.