공업화학 기말고사 대비

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Q3. 계면활성제의 정의를 쓰고, 비누를 예로 들어 계면활성제의 작용원리를 그림을 그려 설명하시오.
답 :
정의 : 계면활성제란 2상(기-액, 액-액, 액-고 등)의 계면에 흡착하여 계면의 자유에너지(표면장력)을 현저하게 저하시키는 물질.
작용원리
- 비누 분자는 소수성과 친수성 구조를 함께 가진 전형적인 계면활성제이다.
그림과 같이 비누는 기름에 용해되는 소수성 탄화수소 구조와, 물에 용해되는 친수성 카복실레이트 구조를 가지고 있다. 비누 성분이 물속에 들어갔을 때 기름이 존재하면 소수성 부분이 기름을 둘러싸게 되고 친수성 부분은 바깥쪽, 즉 물 쪽으로 향하여 작은 방울 형태를 만든다. 이를 마이셀이라고 한다. 이 작은 방울들은 표면에 음전하를 띠기 때문에 서로 반발하여 마이셀끼리 뭉치지 않는다. 마이셀의 형태는 다음과 같다.

이처럼 계면활성제인 비누를 사용하여 물에서 친수성기가 작용하고, 소수성기는 기름을 둘러싸서 기름때를 제거할 수 있다.
# 계면활성제의 작용원리는 다음과 같다.
1. 모발에 유분이 생겼습니다. 이 때 오염물인 유분을 제거하기 위해서 계면활성제(비누)를 사용합니다.
2. 계면활성제가 소수성을 안쪽으로 향하게 해서 오염물을 감싸줍니다.
3. 모발로부터 오염물을 떠오르게 합니다.
4. 많은 양의 계면활성제가 오염물의 표면에 모아져 기름때를 감쌉니다. 이 때 표면은 친수성을 띠게 됩니다.
5. 계면활성제로 싸여진 기름이 물에 씻겨 내려갑니다.
이렇게 계면활성제가 작용하여 기름때를 제거할 수 있는 것이다.

Q4. 계면활성제의 농도와 표면장력 간의 관계를 설명하고, CMC에 따른 마이셀의 크기 및 성질 변화를 서술하시오.
답 :
계면활성제의 CMC가 낮을수록, 또 소수성 부분이 클수록 마이셀의 크기가 커지는 경향이 있다.
위의 그림에 나타냈듯이, 농도가 높아질수록 표면장력이 낮아지며, CMC에서 마이셀이 형성되기 시작하면서 일정한 수준을 유지하게 된다.

참고 자료

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