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초가집 처마 밑에 투명하게 빛나던 고드름. 이제는 추억으로만 남은 고드름이 방안에서 자라난다. 어항물 소독제로 우리들의 고드름을 만들자.
▣ 준비물
티오황산나트륨, 냄비, 머그컵, 필름통 2개, 가스레인지, 접시, 식염수병 2개, 물, 스탠드, 클램프
▣ 실험 방법
1. 필름통 2개 분량에 해당하는 티오황산나트륨 결정을 준비한 머그컵에 넣는다.
이 때 머그컵은 깨끗해야 한다.
2. 불을 켠 가스레인지에 물이 담긴 냄비를 올려놓고 그 안에 머그컵을 넣는다.
3. 손이 데지 않도록 주의하며 티오황산나트륨이 모두 녹아 투명하게 될 때까지 컵을 흔들어준다.
4. 티오황산나트륨이 완전히 녹아 투명하고 끈적끈적한 액체가 되면 머그컵을 꺼내서 일부는 식염수
병에 옮기고 나머지는 그대로 식도록 놓아둔다. 식힐 때는 종이 같은 것으로 컵 위를 덮어 먼지나
불순물이 들어가지 않도록 한다.
5. 스탠드에 클램프를 연결한다. 클램프의 뒷부분에 식염수 병에 넣어 둔 티오황산나트륨용액을 한
방울씩 떨어뜨린다. 떨어진 티오황산나트륨이 굳으면 다시 티오황산나트륨 액체를 떨어뜨리면서
멋진 고드름을 만들어간다.
<나만의 실험 파일>
1. 하이포로 불리는 티오황산나트륨은 금붕어나 수족관을 판매하는 가게에서 구입할 수 있다. 이것은
자체에 5분자의 물을 포함하고 있는 것으로 약 3mm 정도 되는 막대 모양의 투명한 결정이다. 수
돗물 속의 염소를 제거하기 위한 약품으로 쓰인다.
2. 하이포는 50℃ 정도면 다 녹기 때문에 물이 끓을 때까지 가열하지 않아도 된다.
3. 과냉각된 하이포는 매우 불안정한 상태이므로 작은 충격이나 이물질에 의해 순식간에 고체로 변할
수 있다. 따라서 식힐 때 주의를 기울여야 하고, 사용하는 용기는 깨끗해야 한다.
4. 깨끗하게 했는데도 식는 동안 굳어버리면 물을 넣어서 다시 녹인다. 하지만 이때 물의 양은 매우
적어야 한다.
5. 티오황산나트륨을 버릴 때에는 물에 녹여 희석시켜 버린다.
▣ 왜 그럴까?
고드름은 지붕 위의 눈이 녹아 처마 밑으로 흘러내리는 도중에 추위에 물이 얼면서 생긴다. 이 과정은 오랜 시간에 걸쳐 이뤄지기 때문에 고드름이 만들어지는 것을 관찰하기란 쉬운 일이 아니다. 하지만 상온에서 쉽게 과냉각되는 티오황산나트륨 용액을 사용하면 고드름을 직접 만들면서 고드름이 생성되는 과정도 살펴볼 수 있다.
과냉각이란 쉽게 말해 얼어야 할 때 얼지 않고 있는 상태를 말한다. 일반적으로 물은 0℃이하에서는 얼음으로 존재하는데 조건에 따라서는 액체상태로도 있을 수 있다. 이를 과냉각 물방울이라고 한다. 티오황산나트륨은 이러한 과냉각이 물보다 더 높은 온도에서 일어난다. 그러므로 상온에서 쉽게 과냉각에 의한 결정화를 관찰할 수 있다.
티오황산나트륨을 물에 중탕해 끓이면 액체로 변한다. 가열해서 녹은 용액은 온도가 내려가면 다시 고체로 변해야 한다. 하지만 티오황산나트륨의 경우 조심해서 식히면 그대로 용액상태(과냉각 상태)로 남는다. 그러나 과냉각 상태인 티오황산나트륨 용액은 매우 불안정한 상태이므로 약간의 충격을 주어도 안정된 상태인 결정으로 돌아간다. 이때 열이 발생한다.
시중에서 파는 주머니 난로나 찜질팩이 이러한 현상을 이용한 것이다. 이들 상품을 자세히 보면 조그만 금속판이 들어있는데 이 판을 꺽어 주면 과냉각된 용액이 충격을 받아 결정화되는 것이다. 이때 용액이 가지고 있던 에너지가 한꺼번에 방출돼 뜨겁게 느껴진다.
과냉각된 용액을 고체로 만드는 방법에는 충격 외에도 결정 씨앗을 넣어주는 방법이 있다. 이 방법은 인공강우에 사용된다. 수증기가 많이 있는데도 비가 내리지 않을 때 얼음의 씨앗이 될만한 물질을 뿌려 주면 비가 내린다.
  
 
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