짐작키로는 아마 수용액 제품으로 사용하고 있을 것으로 보입니다. PEG는 물에 잘 용해되지만 상온 혹은 영하의 온도로 냉장고 등에 조용히 놔두면 부분적으로 뿌연 앙금이 생길 수도 있는데 이는 산화된 것이 아니고 상분리 현상이 일어난 것입니다.
상분리(결정화)는 용해도를 초과하는 경우에 나타나지만 분자량이 큰 물질의 경우에는 용해도를 초과하지 않아도 조용히 방치하면 고분자의 분자 정렬이 서서히 일어나 국부적으로 결정이 석출되는 현상을 나타내는 경우가 있는데 이를 "Clouding"현상이라고 하지요. 식품, 화장품, 생활용품 등에서는 이런 현상이 일어나면 소비자들이 변질된 것으로 오인할 수 있기 때문에 제품개발자들이 신경을 많이 쓰게되는 대상이 됩니다.
이분야 전문가는 아니기 때문에 단언을 할 수는 없지만 PEG는 아마 점도 증진, 보습, 부패방지등을 위해 사용할 것이고 Clouding 현상이 일어나면 이를 방지하기 위한 첨가제(안정제)가 함께 사용될 것으로 봅니다.
(2) 질문에서도 아마 PEG가 섞인 물질에서 그런 현상이 나타난 것으로 봅니다. 이는 산화반응이 아닙니다. Clouding 현상은 극히 미량의 성분이 결정화가 일어난 것이므로 시각적으로 "구름"모양의 앙금이 생긴 것 외에는 다른 물성의 차이는 거의 없을 것으로 봅니다.
(3) 상온에서 PEG는 산화가 잘 일어나지 않고 오히려 부패반지, 얼음방지(부동액) 등으로 사용됩니다. 산화가 일어난다고 하면 아마 불에 타는 반응이 될 것이나 이는 고온에서만 일어나는 현상이고 상온에서는 물에 미량이 포함되어 있는 경우에 PEG만 게걸스레 좋아하는 특수한 미생물에 의해 분해되는 것 외에는 잘 산화하지 않을 것입니다.
또 물에 타고나면 이산화탄소와 물이 돼 버리는데 아래의 연소반응에 관심있는 것은 아니겠지요.
제품을 멸균기(고압증기멸균기 121도 20분)에서 멸균을 시킵니다. 혹시 이 과정에서 산화의 가능성은 있는지요..
또한 저의 제품은 메토카르바몰과 PEG를 1:5로 혼합한 액상인데요.. 혹시나 완전히 섞이지 않고 남은 것이 멸균기를 거치면서 산화될 가능성이 있는지요..(다른첨가제는 PH조절제로 염산을 사용하고요 추가적인 첨가제는 없습니다.)
지도교수님께서 추천해주신 결정의 추출방법을 올려봅니다.
확인 부탁드립니다.
1) PEG가 산화되면 카르복시기 (-COOH)가 발생한다.
2) 이것을 추출하기 위해서는 알카리(수산화나트륨)으로 추출하고 다시 산으로 중화시킨뒤에 MC나 ether로 재추출한뒤 건조시키면 고체가 석출된다. 이것을 FT-IR로 분석하면 결정물이 무엇인지 알수 있을것 같다.
이방법이 가능할까요? 메토카르바몰과 PEG가 같은 극성물질인데.. 중간에 생긴 결정물의 추출을 할수 있는것이 가능할까요?
결정물질을 포함한 제품을 따뜻한 물에 넣었을 경우 결정은 사라집니다. 그리고 다시 차가운 곳에 두면 결정을 발생하지 않습니다. 무슨이유가 있을지요...
다시한번 강조드립니다. 제품에 사용된 물질은
3가지 1) 메토카르바몰
2) PEG-400
3) 염산 (PH조절제)
(1) 만일 산화가 일어난다고 하면
HO-CH2-(CHOH)n-CH2-OH + 2O2 ---> HOOC-(CH2)n-COOH + 2H2O
와 같은 반응이 일어나겠지요.
(2) 그러나 필자의 생각으로는...120도 정도에서 살균하는 정도로는 이 반응은 잘 일어나지 않을 것이고 반드시 산 촉매가 있어야 반응이 일어날 것으로 봅니다. 반응이 일어난다고 해도 말단기만 산화반응이 일어나고 그것도 일부분만 Carboxyl기를 가지는 물질로 변화될 것으로 추측합니다.
(3) 실험에서 사용하고 있는 방법은 만일 부분적이라도 산화가 일어난 물질이 있다면 이를 중화하여 완전히 제거하기 위해 알카리성 물질로 중화, 세척하고나서 다시 산으로 중화하는 방법이 쓰이고 있는 것으로 봅니다.
여기서의 추출과정의 설명은 비약된 것으로 봅니다. 필자의 추측에 의한 자세한 결정제조 방법이란 대강 이렇습니다.
①R-COOH를 가성소다로 중화:
R-COOH + NaOH -->R-COONa + H2O
②생성된 R-COONa는 물에 용해되므로 수용층으로 받아냄
③수용층의 R-COONa을 다시 산(염산이라고 가정)으로 중화
R-COONa + HCl aq. ----> R-COOH + NaCl aq.
④중화후에는 R-COOH를 MC(?)또는 ether를 이용해서 추출하여 수용층으로부터 분리하여 MC 또는 ether 용액을 얻음
⑤용액으로부터 용제를 증발해 내면 R-COOH 결정만 남음.
이 결정을 적절한 용제를 사용해서 FT-IR분석법으로 분석
(4)필자가 잘못 이해하고 있는지도 모릅니다만 추측키로는 위의 방법을 쓰는 것으로 봅니다. 학인해 보세요.
(5)R-COO를 PEG 등으로부터 분리하는 방법으로 R-COONa로 바꿨다가 R-COOH로 바꿔가면서 수용액으로부터 분리하는 것으로 보이는데 맞는지 확인해 보세요. 이를 이용해서 PEG와 메토..로부터 분리할 것 같습니다.
(6)마지막 질문에 결정을 뜨거운 물에 넣으면 용해되지만 다시 차겁게 하더라도 결정이 생기지 않는 이유는 ①용해도 이내의 농도를 가졌거나 ②"Hysterisis"현상또는 ③결정의 순도가 낮기 때문인 것 이들 세가지중의 하나일 것입니다.
용해도를 재보기 위해 결정을 용해시켜가면서 측정한 용해도와 이미 용해된 용액을 결정화 시키면서 측정한 용해도를 측정해보면 서로 다릅니다. 이를 두고 용해도에 "Hysterisis"가 있다고 언급하는데 이는 일종의 단기간의 과포화 현상이라고 봅니다. 아주 오랜시간 일정온도로 놔두면 평형에 도달하게 될 것입니다. 용해도를 측정할 때문 반드시 가열하면서 뿐 만 아니라 냉각하면서 측정하는 방법을 쓰는 이유가 바로 이런 현상때문입니다.
자세한 내용은 조교님 또는 교수님께 문의해 보세요.
(화공을 전공으로 하는 다른 사람들처럼 필자도 화학에 별로 정통하고 있지 않거든요.)
