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[옵지인들을 위한 과학 상식] 물과 에탄올 (장문, 문과 친구들을 위한 요약有)

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안녕 친구들! 오늘 몇몇 친구들이 소주에 대한 이야기로 불타는 걸 보고 용액의 끓는점에 대한 이야기를 적고 있었는데, 방금 다 날아가버렸어 ;ㅁ; 그걸 다시 적는 건 좀 무리같고, 그냥 물과 에탄올에 대한 재미있는 이야기를 몇 개 적어보려고 해. 야스오 그럼 신나는 과학 시간을 시작해볼까? 귀찮은 친구들은 밑의 요약을 보도록 해.

1. 에탄올은 끓는점이 낮은 분자가 아니에요!

에탄올의 끓는점은 섭씨 80도 정도지? 에탄올이 휘발성이 강하다, 불이 잘 붙는다, 물보다 먼저 날아간다... 맞는 이야기지만, 80도라는 끓는점은 결코 낮은 게 아니란다. 에탄올은 수소결합이 가능하기 때문에 오히려 끓는점이 매우 높은 편이야! 물도 마찬가지 이유로 끓는점이 매우 높단다! 둘 다 끓는점 최상위권의 분자에 속해! 우리 생활에서 볼 수 있는 분자들은 대부분 기체인데, 물과 에탄올은 액체인 것만 봐도 알 수 있지. 신비로운 분자들 아니니?

2. 에탄올과 물을 잘 섞으면 끓는점이 오히려 내려가요!

이게 어려운 부분이야. 이거 적느라 힘들었는데 글이 다 날아가버렸지 뭐니. 짧게 설명하자면, 물-에탄올 사이의 인력은 물-물, 에탄올-에탄올의 인력보다 작아. 그럼 두 개가 잘 섞이면? 증기압이 에탄올보다 커질 수도 있겠지? 즉, 끓는점이 오히려 낮아지는 거야. 질량비율로 물이 4%쯤 될 때 끓는점이 최소가 된다고 해. 궁금한 사람은 헨리의 법칙과 라울의 법칙에 대해 찾아보도록 하렴.

3. 분별증류를 아무리 열심히 해도 순수한 에탄올은 얻을 수 없어요!

중학교 과학 교과서에 나오지? 분별증류를 통해 두 성분을 분리할 수 있다고. 그런데 물과 에탄올의 혼합물은 그게 안 돼. 순수한 물이야 뭐, 끓이고 남는 게 순수한 물이지만, 순수한 에탄올은 얻을 수 없대. 2번과도 연결되는 내용인데, 끓는점이 최소인 저 비율에서는 끓여서 나온 기체의 조성이 처음 용액의 조성이랑 결국 똑같다는 거야. 즉, 혼합물을 아무리 끓이고, 증기를 모아서 다시 끓여도 순도 96% 이상의 에탄올은 얻을 수 없다는 거지. 더 알고싶은 친구들은 일반화학 책이나, 위키백과의 Azeotrope 항목을 보도록 해.

4. 소주를 끓인다고 에탄올만 먼저 날아가는 건 아니에요!

3번에서도 알 수 있는 내용이지? 이거야 뭐, 화학에 조금만 익숙한 친구들이라면 생각할 수 있을거야. 에탄올만 싹 날아간다고? 그런 게 어딨니? 물도 조금씩 날아가는 거지. 별로 중요한 얘기는 아니지만, 오해하지 말라는 차원에서 말해둘게.


!@#$%문과 및 귀찮은 친구들을 위한 요약!@#$%

1. 에탄올은 끓는점이 매우 높은 편에 속하는 분자다. 이유는 수소결합 때문이라고 알아두면 된다. 2. 에탄올과 물을 잘 섞으면 끓는점이 오히려 에탄올보다도 낮아질 수 있다. 3. 중학교 교과서에 나오는 분별증류를 아무리 열심히 해도 순도 96%이상의 에탄올은 얻을 수 없다. 4. 소주 끓이면 나오는 기체는 순수 에탄올이 아니라 수증기가 섞여있다.


내가 아는 게 별로 없어서 더 알찬 내용은 넣지 못했고, 뇌피셜이 섞여서 틀린 부분이 있을 수도 있어. 혹시 잘못된 부분이 있다면 지적해주면 고맙겠어. 그럼 다음번에 더 신나는 과학 상식으로 만날 지도 모르겠다! 안녕!

참고자료 : 옥스토비의 일반화학 7판, 희미한 기억

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