안녕하세요.

저는 캐나다에서 고등학교를 다니고 있는 12학년 학생입니다.

아직 고등학생이라 화학에 대한 지식도 얕을 뿐더러 용어들을 죄다 영어로 배워서

한국 용어들을 쓰는데 약간 서투릅니다. 양해 부탁드립니다.

 

학교에서 자율 주제로 실험을 하고 그에 대해 공부하는 프로젝트가 진행중입니다.
우선 저희팀 주제는 "Rate of Dissolution: Caffeine in Different Types of Solvents" 입니다.

더 자세히 말씀드리자면 카페인(0.50g)과 5가지의 용매(50mL, 약 95% concentrated)를 놓고

카페인이 어떤것에 빨리 녹는지에 대한 실험을 하였습니다.

 

실험 온도는 약 20도 였으며, magnetic stirrer가 이용되었습니다.

용매만 다를 뿐이지 다른 조건은 모두 동일합니다. (예를 들어 카페인은 모두 고체 가루로 되어있습니다.)

아래는 대략적인 결과입니다.
1. Chloroform   23초
2. Water         100초
3. Methanol    270초
4. Ehtanol      360초* // 0.01g 남음 (filtration)
5. Hexane      360초* // 약 0.5g 남음 (거의 녹지 않음)

* 시간 관계상 6분이 지나면 녹지 않은 카페인의 질량을 기록하는 방식으로 진행했습니다.

 

실험 전 예상으로는 카페인이 물에 가장 빨리 녹을 줄 알았고 클로로폼은 하위권에 속할 줄 알았는데,

전혀 예상 밖의 결과가 나와 그 이유를 찾으려고 노력중입니다.

 

크리스마스 연휴동안 신나게 리서치를 해보았지만

클로로폼을 이용한 카페인의 추출방법 이라던지 결제를 해야하는 전문자료들만 잔뜩 나오고...

결국 인터넷 검색으로는 역부족인것 같아 질문 올리게 되었습니다.

 

우선 polarity, intermolecular force, dipole moment, dielectric constant와 같은 것들을 찾아보았습니다.

헥산은 무극성(non-polar)이기 때문에 극성을 띄는 카페인과는 용해되지 않다는건 확실한것 같습니다.

(적어도 고등학생 수준의 리포트에는 헥산에 관해서는 이 정도로만 설명을 해도 될것 같다고 느낍니다.)

 

하지만 극성으로 따지면 물>메탄올>에탄올>클로로폼 인데

왜 카페인이 클로로폼에서 게눈 감추듯 사라지나 의문을 품던 도중

아는 분께서 용해속도(rate of dissolution)는 극성(polarity)보다 깁스자유에너지(델타G)와 관계가 있다고 말해주셨습니다.

깁스에너지, 엔탈피, 엔트로피와 같은 부분은 학교에서 다뤘던 부분이라

교과서도 찾아보고 인터넷 검색도 해보았지만 "용해속도"와 관련된 내용은 찾을 수가 없었습니다.

 

엔탈피와 관계가 있는 solubility parameter라는 것에 대해서도 찾아보았지만

제 궁금증을 해결해 줄 만한 내용은 찾지 못했습니다.

 

 

질문이 너무 광범위한것 같다는 느낌도 들긴 하는데 간략하게나마 힌트라도 주시면 정말 감사하겠습니다.

 

비록 고등학교 프로젝트지만 학교에서 배우는 내용 이상을 주제로 하고 있기 때문에

조금 어려운 수준에서 다뤄주셔도 부딫칠 준비는 되어 있습니다.

 

질문과 관계된 배경을 설명하라고 해서 쓸 수 있는 내용을 다 적었는데 너무 길어진것 같습니다.

읽어주셔서 감사합니다.

새해 복 많이 받으세요!!

 

p.s. 관련 자료 첨부하였습니다.