Why don't oil and water mix? - John Pollard

왜 기름은 물에 녹지 않을까요? - 죤 폴라드 (John Pollard)

번역: nuri sim 검토: Sanghyun Hahn

Why does salt dissolve in water but oil doesn't?

소금은 물에 녹지만 기름은 왜 녹지 않을까요?

Well, in a word, chemistry,

음, 한마디로, 화학적 성질 때문입니다.

but that's not very satisfying, is it?

하지만 이렇게 말하면 만족스럽지가 않죠?

Well, the reason salt dissolves and oil does not

소금은 물에 녹지만 기름이

comes down to the two big reasons

물에 녹지 않는 이유는

why anything happens at all:

크게 두가지로 설명됩니다.

energetics

에너지학,

and entropy.

그리고 엔트로피 때문이죠.

Energetics deals primarily

에너지학은 주로 두 물체 사이의

with the attractive forces between things.

인력, 즉 서로 잡아당기는 힘을 다룹니다.

When we look at oil or salt in water,

물에 있는 기름과 소금물을 살펴볼 때,

we focus on the forces between particles

우리는 입자 사이의

on a very, very, very small scale,

매우, 매우, 매우 작은 규모의 힘에 초점을 맞춥니다.

the molecular level.

분자 수준까지 말입니다.

To give you a sense of this scale,

어느 정도인지 알려드리자면,

in one glass of water,

물 한잔에는

there are more molecules

우주에서 우리가 알고 있는 별보다

than known stars in the universe.

더 많은 분자들이 있습니다.

Now, all of these molecules are in constant motion,

이 분자들은 끊임없이 움직이고

moving, vibrating, and rotating.

이동하고, 진동하고, 회전합니다.

What prevents almost all of those molecules

이 분자들이 컵 밖으로

from just flying out of the glass

빠져나가지 못하게 하는것은

are the attractive interactions between molecules.

분자 사이의 인력인데,

The strength of the interactions

물과 물 그리고 다른 물질들 사이에서

between water, itself, and other substances

상호 작용하는 이러한 힘(인력)은

is what we mean when we say energetics.

'에너지학'이라고 부르는 것 입니다.

You can think of the water molecules engaging

우리는 물분자가 스퀘어 댄스(4인 1조의 춤)처럼

in a constant dance,

무작위로 끊임없이

sort of like a square dance

상대를 바꿔가면서 춤추는

where they constantly and randomly exchange partners.

댄스 파티에 참여했다고 생각하면 됩니다.

Put simply, the ability for substances

간단히 말해서 물과 상호 작용하는

to interact with water,

물질의 능력은

balanced with how they disrupt

물이 자기 자신과 상호 작용 방법을

how water interacts with itself,

방해하는 방식과 균형을 이루고 있는데,

plays an important role in explaining

이것이 왜 어떤 것들은 물에 잘 녹고

why certain things mix well into water

다른 것은 아닌지를 설명하는데

and others don't.

중요한 역할을 합니다.

Entropy basically describes

기본적으로 엔트로피는

the way things and energy can be arranged

어떻게 물질과 에너지가 무작위적으로 정렬되는지

based on random motion.

설명해 줍니다.

For example, think of the air in a room.

방 안의 공기를 예로 들어보죠.

Imagine all the different possible arrangements

공간 안에 공기를 이루는 엄청난 수의 분자가

in space for the trillions of particles

만들어낼 수 있는 다양한 배열을

that make up the air.

상상해 봅시다.

Some of those arrangments

이런 배열중에는

might have all the oxygen molecules over here

모든 산소 분자는 이 쪽에만 있고

and all the nitrogen molecules over there,

모든 질소 분자는 반대쪽에만 있을 수도 있을 겁니다.

separated.

분리된 거죠.

But far more of the possible arrangements

하지만 훨씬 더 가능성이 큰 배열은

have those molecules mixed up with one another.

이 두 분자가 서로 섞여있는 경우이겠죠.

So, entropy favors mixing.

네, 엔트로피는 섞이는 걸 좋아합니다.

Energetics deals with attractive forces.

에너지학은 인력을 다룹니다.

And so, if attractive forces are present,

그리고 인력이 있으면

the probability of some arrangements

특정한 배열이 나타날 가능성이

can be enhanced,

높아지죠.

the ones where things are attracted to each other.

서로 끌어 당기는 것이 있는 그런 것 말이죠.

So, it is always the balance of these two things

이 둘 사이의 균형은 항상

that determines what happens.

어떤 현상이 일어날지를 결정합니다.

On the molecular level,

분자 수준에서

water is comprised of water molecules,

물은 물 분자로 구성되어 있죠.

made up of two hydrogen atoms and an oxygen atom.

물 분자는 두 개의 수소 분자와 하나의 산소 분자로 이루어져 있고요.

As liquid water, these molecules are engaged

물에 있는 이러한 분자들은

in a constant and random square dance

지속적이고 무작위적인 스퀘어 댄스 파티에 참여한 것이죠.

that is called the hydrogen bonding network.

이것이 수소결합 네트워크라 불립니다.

Entropy favors keeping

엔트로피는 스퀘어 댄스가 항상

the square dance going at all times.

진행되는 것을 좋아합니다.

There are always more ways

스퀘어 댄스에는 모든 물 분자가

that all the water molecules can arrange

정렬할 수 있는 방법이

in a square dance,

더 많이 있습니다.

as compared to if the water molecules

물 분자가 줄지어 춤을 추는 것과

did a line dance.

비교해서 말이죠.

So, the square dance constantly goes on.

그래서 스퀘어 댄스는 계속 진행됩니다.

So, what happens when you put salt in the water?

그렇다면 소금이 들어오면 어떤 일이 생길까요?

Well, on the molecular level,

분자 수준에서

salt is actually made up of two different ions,

소금은 사실 두개의 다른 이온으로 구성되어 있습니다.

chlorine and sodium,

염소와 나트륨인데

that are organized like a brick wall.

이것은 벽돌처럼 쌓여있죠.

They show up to the dance

소금은 댄스 파티에

as a big group in formation

큰 그룹으로 등장해서

and sit on the side at first,

처음엔 옆에 앉아있는데

shy and a bit reluctant to break apart

수줍음 많아서

into individual ions to join the dance.

개별 이온으로 분리되기 싫어합니다.

But secretly, those shy dancers

하지만 비밀스럽게 부끄럼 많은 춤꾼들은

just want someone to ask them to join.

누군가 먼저 춤추자고 해주기를 기다리고 있어요.

So, when a water randomly bumps into one of them

물 분자는 우연히 그리고 무작위로

and pulls them into the dance away from their group,

소금 하나를 만나 그룹으로 부터 떼어내

they go.

댄스 무대로 이끕니다.

And once they go into the dance,

그리고 한번 춤에 빠진 소금은

they don't come back out.

돌아오지 않죠.

And in fact, the addition of the salt ions

사실, 소금 이온이 스퀘어 댄스장에 오면

adds more possible dance positions

춤추는 위치의 종류가 더 많이

in the square dance,

생기기 때문에

so it is favored for them to stay dancing with water.

소금 이온이 물 분자와 춤추는 것은 장려됩니다.

Now, let's take oil.

이제 기름을 봅시다.

With oil, the molecules are sort of interested

기름 분자는 물과 춤을 추는 것에

in dancing with water,

흥미를 가지고 있습니다.

so entropy favors them joining the dance.

엔트로피 또한 기름이 춤추는것에 찬성하죠.

The problem is that oil molecules

기름 분자의 문제는

are wearing gigantic ballgowns,

아주 큰 의상을 입었서

and they're way bigger than water molecules.

물 분자보다도 훨씬 더 크다는 것입니다.

So, when an oil molecule gets pulled in,

기름 분자가 들어왔을 땐

their size is really disruptive to the dance

이들의 크기가 춤을 추거나

and the random exchange of partners

무작위로 상대를 바꾸는 데에

that the waters engage in,

방해가 됩니다.

a very important part of the dance.

이것이 이 춤의 가장 중요한 부분인데 말이죠.

In addition, they are not great dancers.

게다가 이들은 춤을 잘 추지 못합니다.

The water molecules try to engage

물 분자는 기름 분자가 춤을 출 수 있도록

the oil molecules in the dance,

노력하였지만

but they just keep bumping into their dresses

기름 분자의 의상에 계속 부딪혔고

and taking up all the room on the dance floor.

기름 분자가 댄스장을 모두 차지 했어요.

There are way more ways the waters can dance

기름이 나가면 물은 더 많은 방법으로

when the oil gets off the floor,

춤을 출 수 있었기에

so the waters squeeze out the oil,

물은 기름을 의자로

pushing it back to the bench with the others.

밀어냅니다.

Pretty soon, when a large number of oils

곧, 많은 기름이

have been squeezed over to the side,

옆으로 밀려납니다.

they band together to commiserate

이들은 물분자들이 얼마나

about how unfair the waters are being

불공정한지에 대해 불평하면서

and stick together as a group.

무리지어 모입니다.

So, it is this combination

분자 사이의

of the interactions between molecules

상호 작용과 배열의 결합은

and the configurations available to them

이들이 언제 무작위로 움직일지를

when they're moving randomly

결정합니다.

that dictates whether they mix.

이것이 이들이 섞일지 말지에 영향을 주는 것이죠.

In other words, water and oil don't mix

다른 말로, 물과 기름이 섞이지 않는 이유는

because they just don't make great dance partners.

그들은 좋은 춤 상대가 아니기 때문입니다.