신과수 9월워크숍1-김미영(시온잉크), 이경희(연소)

신과수연구회 2학기 첫 워크숍이 있는 날.

43명의 회원이 참여하여 성황을 이루었다. 

오늘 실험은 화학실험이 많아 실험하는 기분이 났다. 

시온물감을 이용한 실험, 연소실험, 해양산성화를 측정하고 산호에 의해 산성화를 막아보는 실험. 

그리고 생물다양성을 코딩으로 알아보는 실험들을 하였다. 

 

< 김미영(색이 변하는 마술(시온 물감과 시광 물감을 사용한 실험 사례)>

시온 안료란 온도에 따라 색상이 변하는 안료이며 분말 상태이다. 기준 온도에 도달함에 따라 색깔이 없어지기 시작했다가 기준 온도에 도달하면 투명하여졌다가 다시 온도가 내려가면 원래의 색깔로 되돌아가느냐 않느냐에 따라 가역성, 비가역성으로 나뉘어지며 현재 실용되고 있는 가역성 시온잉크는 금소착염, 코레스텔릭액정, 메타모컬러 3종류이다.
가역성 안료는 기준 온도가 -15℃에서 70℃를 사용하여 컵,온도계 등 팬시, 판촉물 등 일상용품 등에 사용되며 비가역성 안료는 40 ℃∼450℃ 를 사용하며 전기, 전자, 제조 공정 등 주로 산업용에 응용된다. 현재까지는 산업용으로 주로 사용되어 왔으며 맥주병, 프라이팬, 고데기 등에 적용하듯이 실생활에 도움이 되는 상품은 아직 초기 단계이다. 시온 안료는 기본적으로 기준 온도 이하에서는 고유 색상을 갖고 (유색) 기준온도 이상에서는 투명하며 역으로 투명에서 유색으로 변하는 안료는 없으며 단지 기준 온도를 달리하여 그 효과를 보는 것이다.

1. 색변화 시온 아이스팩 만들기
(1) 한약용 지퍼백에 비이커로 물 120mL를 넣는다.
(2) 시온용액을 1mL정도 넣은 후 잘 섞어준다.
(3) 폴리아크릴레이트 일회용 숟가락으로 1g정도(1～2숟가락) 넣은 후, 물을 30mL을 넣는다.
(4) 폴리아크릴레이트가 물을 모두 흡수하면 공기를 빼내어 밀봉한다.
(5) 냉동실에 넣고 얼리면 파란색으로 변신!

 

2. 시광 안료를 이용한 자외선 밷지 만들기
  시광 안료는 실내에서는 무색 야외에서는 유색을 띠는 안료(염료)이며 특히 태양에 의한 자외선 (UV)에 대하여 반응한다. 광색성 동작은 가역성(자외선 차단시 무색으로 되돌아감)이다. 가역성 시광안료는 자외선 혹은 태양광의 빛을 흡수하여 화학 구조를 변경하여 무색에서 유색으로 바뀐다.
  자외선의 영향을 받으면 광색성 분자 모양이 꼬인 형태에서 풀려 밝은 색상의 평면 형태로 바뀐다. 이 풀려있는 형태는 가시광선을 매우 효과적으로 흡수하며 이 색상의 변화는 방사선의 근원이 제거될 때 분자의 비활성화 또는 휴식 상태로 다시 되돌아간다.

(1) 뱃지에 네임펜으로 그림을 그린다.
(2) 자외선 반응 물감을 뱃지의 그림 위에 면봉으로 칠한다.
[투명색→파란색, 노란색→녹색, 분홍색→보라색]
(3) 물감이 마를때까지 기다린다.
(4) 햇빛에서 변화를 관찰한다.

 

 

 

 

 

 

< 이경희 (물속에서도 꺼지지 않는 불꽃, 

1.   물속에서도 꺼지지 않는 불꽃

 

가. 준비물 : 테이프, 물이 들어있는 수조. 기름종이, 스파클라, 점화기

* 스파클라

- 스파클라 화약 부분의 성분 :질산칼륨(75%), 숯(15%), 황(10%)

※ 황의 비율이 높으면 폭발력이 커진다.

- 물이 있는 곳에 가면 발화점 이하의 온도가 된다.

→ 물과 접하지 않으면 됨(기름종이와 테이프)

- 물에는 산소가 부족함 → 산소 역할(질산칼륨)

공기 중에서 격렬하게 타는 이유는 질산칼륨이 산화제 역할을 하기 때문이다.

- 밀가루 폭발 영상 https://www.youtube.com/watch?v=Jnlyw4904vM

카메라로 살펴보는 다양한 연소실험 https://youtu.be/RPkM47846-E

 

나. 실험 방법

① 스파클라에 불을 붙여 물속에 넣어보자.

- 관찰되는 현상을 써보자. 그 이유는 무엇일까?

 

② 스파클라의 화약 부분을 기름종이로 싼 후 테이프로

고정한 후 불을 붙여 물속에 넣어보자.

- 관찰되는 현상을 써보자.

 

 

 

 

2. 드라이아이스와 마그네슘의 연소

가. 준비물 : 드라이아이스, 탄산칼슘, 묽은 염산, 마그네슘 리본, 향, 점화기, 집기병

나. 실험 방법

① 집기병에 드라이아이스를 1/3 정도 넣는다.

② 향에 불을 붙여 불이 붙은 채로 집기병 속에 넣고, 변화를 관찰한다.

③ 마그네슘 리본에 불을 붙여 집기병 속에 넣고, 변화를 관찰한다.

- 두 반응의 차이점의 원인은 무엇일까?

https://youtu.be/LMbMdbPxZhM

 

④ 집기병 속에 (탄산칼슘+묽은 염산)를 넣고 이산화탄소를 발생시켜 같은 실험을 해보자.

 

 

 

 

 

3. 분필과 마그네슘의 반응

 

가. 준비물 : 탄산칼슘 분필, 마그네슘 리본, 테이프, 점화기, 페트리접시, 물, 페놀프탈레인

나. 실험 방법

① 탄산칼슘 분필에 마그네슘 리본 약 7cm를 잘라 끝이 2cm 앞으로 나오게 테이프로 고정한 다음 리본에 불을 붙인다.

② 연소가 끝나고 나서 분필 주변에 생긴 검은 탄소를 확인한다.

③ 연소가 끝나면 산화마그네슘을 긁어내어 페트리접시에 놓고 물을 좀 넣은 후 페놀프탈레인을 한 방울 넣어 액성을 확인한다.

- 이 실험에서 어떤 화학 반응이 일어나고 있는가?