핵심 해설
이 문제는 제제학의 기본인
스토크스(Stokes) 법칙을 유제(Emulsion)의 안정성, 특히
크리밍(Creaming) 현상과 연결지어 이해하는지 묻는 핵심 문제예요.
1.
핵심 개념 분석 (Key Concept): 스토크스 법칙은 액체 중에서 구형 입자의 침강 또는 부유(크리밍) 속도를 나타내요. 공식 v = 2r²(ρ₁ - ρ₂)g / 9η 을 보면, 크리밍 속도(v)는 입자 반지름(r)의 제곱, 분산상과 연속상의 밀도 차(Δρ)에 비례하고, 연속상의 점도(η)에 반비례합니다. 즉, 크리밍을 늦추려면 입자를 작게 하고(r↓), 밀도차를 줄이고(Δρ↓), 점도를 높이면(η↑) 돼요.
2.
정답 근거 (Answer Rationale):
핵심! 정답은 4번입니다.
유화제(Emulsifier) 농도를 높여 분산상 입자의 표면 전하를 증가시키는 것은 입자 간의
전기적 반발력(Electrostatic Repulsion)을 증가시켜
응집(Coalescence)이나 합일(Coagulation)을 방지하는 데 효과적이에요. 하지만 이는 스토크스 법칙의 변수(입자크기, 밀도차, 점도)와 직접적인 관련이 없으므로 크리밍 속도를 감소시키는 방법으로 옳지 않습니다.
3.
오답 분석 (Distractor Analysis):
-
혼동 주의! ①번 저온 보관: 온도를 낮추면 연속상의 점도(η)가 증가하기 때문에 스토크스 법칙에 따라 크리밍 속도를 늦출 수 있어요.
- ②번 밀도 차이 최소화: (ρ₁ - ρ₂) 값을 줄이면 v가 감소하므로 크리밍 속도를 줄이는 직접적인 방법이에요.
- ③번 증점제 첨가: 점도(η)를 높이면 v가 감소하므로 맞는 방법입니다.
- ⑤번 균질화(Homogenization): 입자 반지름(r)을 줄이면 r²에 비례하는 v가 크게 감소하므로 가장 효과적인 방법 중 하나예요.
4.
연관 개념 정리 (Related Concepts): 유제의 불안정화 현상은 크리밍(Creaming), 침강(Sedimentation), 응집(Flocculation), 합일(Coalescence), 상분리(Breaking) 등이 있어요. 각 현상의 정의와 원인, 그리고 스토크스 법칙이 적용되는 현상(크리밍, 침강)을 구분하는 것이 중요해요.
개념 정리: 크리밍(Creaming)은 비중이 가벼운 분산상이 위로 떠오르는 현상, 침강(Sedimentation)은 무거운 분산상이 아래로 가라앉는 현상이에요. 둘 다 스토크스 법칙을 따르며 가역적(Reversible)입니다.
한눈에 비교!:
| 안정화 방법 | 스토크스 변수 | 영향 |
|---|
| 입자 크기 감소 (균질화) | r ↓ | v 크게 감소 |
| 밀도차 조절 | Δρ ↓ | v 감소 |
| 점도 증가 (증점제) | η ↑ | v 감소 |
| 표면 전하 증가 (유화제) | 해당 없음 | 응집 방지 (크리밍 속도 직접 영향 X) |
암기 팁: 스토크스 법칙 공식을 외울 때 "반지름 제곱, 밀도차, 점도 반비례"를 기억하세요. '반밀점' (반지름, 밀도차, 점도) 세 가지만 기억해도 문제를 풀 수 있어요!
국시 빈출 포인트: 유제의 안정성과 관련된 문제는 약제학에서 빠지지 않고 출제됩니다. 단순 공식 암기보다, '어떤 조작이 공식의 어떤 변수에 영향을 주는가'를 연결하는 사고가 중요해요.