물도 좋고 기름도 좋아, 비누의 원리

치킨을 먹고 나서 손이 미끌미끌해서 찝찝한 적 많으셨죠? 물로는 아무리 씻어도 잘 씻기지 않는데요. 이때 비누를 사용하면 비누는 기름진 손을 깨끗하게 해준답니다. 최근 보건복지부가 공개한 메르스 예방법에도, 비누칠을 해서 손을 자주 씻는 것이 중요하다고 하는데요. 이번 포스팅에서는 비누가 어떤 원리로 기름을 제거해주는지 알아보겠습니다!

지방과 양잿물의 만남, 비누

이것은 비누를 합성하는 비누화 반응식입니다. 동물성 지방과 흔히 양잿물이라고 하는 NaOH를 반응시켜주게 되면 비누와 글리세롤이 나오게 됩니다. 참고로 글리세롤은 OH기가 3개나 달려있어서 물을 아주 좋아해서 로션과 같은 화장품을 만들 때 사용된답니다.

막대사탕을 닮은 비누

비누화 반응을 통해 만들어진 비누의 구조입니다. 비누는 탄소(C)가 길게 연결된 부분은 기름과 친한 부분(친유성기)이 되고 COO¯는 극성을 띄기 때문에 물과 친한 부분(친수성기)으로 이루어져 있습니다. 이러한 물질들을 계면활성제(surfactant)라고 하는데요. 말 그대로 친유성 부분과 친수성 부분을 모두 가지고 있어 계면을 활성화 시켜주는 물질이랍니다. 간단하게는 막대사탕 모양으로 나타냅니다. 이제 이러한 막대사탕의 구조가 물속에서 어떠한 행동을 하는지 알아보겠습니다.

모두 모두 모여라. 마이셀(Micelle)

비누 분자가 물속에 들어가면 어떻게 될까요? 사람들도 보통 친한 사람들끼리 같이 있는 것이 더 편한 것처럼 화학의 세계에서도 마찬가지랍니다. 비누가 물속으로 들어가게 되면 친수성 부분은 밖으로 위치하여 물과 맞닿게 되고 친유성 부분은 물을 피해 안쪽으로 모이게 됩니다. 그래서 원형구조를 띄게 되는데 이것이 바로 ‘마이셀(micelle)’입니다. 마이셀 구조는 세탁의 원리를 설명하는 데 중요한 요소 중 하나인데요. 이러한 마이셀 구조가 어떻게 기름때를 제거해 줄까요?

비누 분자는 이렇게 4단계의 과정으로 기름때를 제거하게 된답니다. 마지막 단계에서 비누 분자가 피부나 섬유에 달라붙어 기름때가 다시 달라붙는 것을 막아주는 역할 또한 해준답니다. 또한, 비눗물이 뿌옇게 보이는 이유는 생성된 마이셀로 인해 빛이 분산돼서 비누가 뿌옇게 보이는 거랍니다. 생각보다 간단하고 흥미롭지 않나요? 평소에 비누로 손을 씻을 때 이러한 과정을 한번쯤 생각해 보는 것 좋을 것 같습니다.