계면02 유 화

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2.1.1 정 의
서로 용해하지 않는 2종의 액체, 예를 들면 물과 기름의 한쪽이 연속상이 되어 다른 쪽이 미세한 다수의 액적이 되어, 이 속에 분산 유지되어 있는 계를 유화물(Emulsion)이라 칭한다. 분산 액적이 계면활성제의 유화력에 의해 비교적 안정하게 유지된 것을 특히 유화물(협의)로 칭하고, 단지 기계적으로 분산 유지된 것을 분산물로 구별하는 것도 있다. 그러나 그것은 개념적인 구별이고, 이론적인 경계는 명확하지 않다.
2.1.2 유화물의 안정성
광의의 유화물은, 예를 들어 물과 기름을 격렬히 교반하면, 그 상의 상황에 따라 물방울 또는 기름방울이 다른 상 속에 분산된 형태로 생성한다. 그러나 이와 같이 분산된 작은 방울도 교반을 정지하면 다시 액적끼리 합쳐지거나 하면서 단시간에 원래의 2층으로 분리한다. 이 물과 기름에 올레인산 비누 같은 유화제를 소량 가하여 교반하면 유화는 보다 용이해지며, 유화 액적은 더욱 작아지고, 게다가 균일하게 생성된다. 그러나 이렇게 얻은 유화물도 교반을 멈추고 장시간 방치하면, 다시 분산 액적은 집합하여 2층으로 분리하게 된다. 이와 같이 유화물은 열역학적으로는 아주 불안정해서, 상으로서는 불안정계인 것으로 생각된다. 이 점에서 유화물은 가용화물이나 용액이 상으로서 안정계인 것과 완전히 대조적인 성질을 갖고 있다.
지금, 부피가 1cc 지름이 1.25cm의 기름방울을 지름이 0.5m의 작은 구로 만들어 수중에 분산한다고 하면, 그 계면의 면적은 4.9 cm2으로부터 1.2×105cm2로 증대한다. 기름방울의 물에 대한 계면장력이 17.6 dyne/cm의 정제 대두를 썼다고 한다면, 이러한 분산에 의해 계면 자유 에너지의 증가는 2×106erg의 크기로 된다 . 따라서 생성한 유화물은 계면 자유 에너지를 최소로 하고자 계면을 축소하려고 하여, 그 경우 두 액체의 비중 차이는 그 분리를 촉진하여 결국은 물과 기름은 최초의 2상으로 분리하게 된다.

참고 자료

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