2016-11-01
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장은지(eungi2da)
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분산액을 -70도에서 급격하게 얼리게 될 경우, vial에 들어있는 용액의 가운데가 얼면서
약간 솟아오르는데 동결건조기에서 천천히 얼리면(약-45도까지) 위의 현상없이 어는데
왜 이런 현상이 발생하는건가요?
약간 솟아오르는데 동결건조기에서 천천히 얼리면(약-45도까지) 위의 현상없이 어는데
왜 이런 현상이 발생하는건가요?
- 수용매
- 동결
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답변 2
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답변
김강형님의 답변
2016-11-02- 3
음펨바효과라고 들어보셨나요?
급속동결할 때 높은 온도의 물이 먼저 어는 현상입니다.
몇 년전 영국왕립화학회에서 상금을 걸고 낸 문제를 싱가포르 중국인 과학자들이 풀어서 답을 냈습니다.
급속히 얼리는 것은 온도차가 크다는 것을 의미하겠죠.
일반적으로 천천히 동결할 때는 물분자 간의 수소결합 길이가 짧아져 부피가 감소합니다.
이 때 부피가 줄어들며 방출하는 에너지는 수소와 산소 원자 간의 공유결합 길이가 늘어나면서 흡수하게 됩니다. 즉 수소결합길이와 공유결합 길이가 균형을 이루면서 에너지를 천천히 방출하지요.
그런데 온도가 높은 용액을 급속동결하면 시간이 짧아서 미처 공유결합 길이가 늘어나기 전에 수소결합 길이만 짧아지면서 얼게 되는데 그만큼 에너지를 많이 방출하지 않아도 얼게 되므로 온도가 높던 용액이 먼저 얼게 됩니다.(단, 이 조건은 주변 온도가 충분히 낮아야 합니다)
vial 안에 있는 용액이 열전도가 늦은 용액이라면 vial과 접하는 부분은 열전도에 의해 먼저 냉각되어 냉동고 분위기 온도와의 온도차가 적고 가운데 부분은 온도차가 커서 상대적으로 높은 온도에서 얼게 되므로 더 빨리 얼게 될 것입니다.
따라서 이 현상은 음펨바효과로 인해 온도가 높은 부분의 용액은 먼저 얼고 온도가 낮은 부분의 용액은 나중에 얼다보니 부피가 줄어든 상태에서 얼게 되어 낮게 얼어있는 상태가 되리라고 생각합니다.
동결건조기에서는 비교적 서서히 동결되기 때문에 균일하게 냉각되어 vial 내에서 부위별로 용액온도 편차가 적기 때문에 편평하게 얼게 되었다고 생각합니다.
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답변
최규석님의 답변
2016-11-01- 1
분산액을 -70도에서 급격하게 얼리게 될 경우, vial에 들어있는 용액의 가운데가 얼면서
약간 솟아오르는데
답변 : 얼리게 되면 부피가 증가하니까요. 물이 얼음이 될 때를 생각 해보세요.
동결건조기에서 천천히 얼리면(약-45도까지) 위의 현상없이 어는데
왜 이런 현상이 발생하는건가요?
답변 : 동결건조기는 진공을 이용해서 수분을 날려버리니까 그렇겠죠.
