|
물비누를 탄 물이 전기분해될 때 만들어지는 수소와 산소는 거품 속에 갇힌다. 이 거품에 불을 붙이는 순간 꽝! 거품 폭탄의 위력에 놀라지 마세요.
▣ 준비물
필름통 3개, 필름통 뚜껑 1개, 1-2cm 길이의 나사못 2개, 비닐관(지름 3-4mm, 길이 20cm), 수산화나트륨, 6V건전지, 집게전선, 식기 세척용 물비누, 라이터, 드라이버, 송곳, 스카치테이프, 칼, 가위, 약 숟가락, 색상지
▣ 실험 방법
1. 송곳으로 필름통 아래쪽에 구멍 2개를 서로 마주 보게 뚫는다.
2. 나사못을 집게전선을 꽂을 수 있을 정도로 구멍에 돌려 끼운다.
3. 필름통 뚜껑의 한가운데에 송곳으로 구멍을 뚫고 비닐관을 약 1cm정도 끼운다.
4. 다른 필름통 위쪽 가장자리에는 V자 모양으로 작은 홈을 만든다.
5. 필름통 아래쪽에 송곳으로 1개의 구멍을 뚫는다. 필름통 뚜껑에 연결돼 있는 비닐관의 다른 한쪽을
필름통 아래 구멍에 연결해 끼운다.
6. 색상지에 지름 약 8-10cm의 반원을 그린 후 잘라서 고깔모양으로 접는다. 이것을 또다른 필름통
위쪽에 붙인다. 날개도 잘라 필름통 아래 부분에 붙여 로켓 모양을 만든다.
7. 아래쪽에 비닐관이 꽂혀 있는 필름통에는 물을 채우고 물비누를 넣는다.
8. 2개의 나사못에 끼워져있는 필름통에 물을 2/3정도 붓고 수산화나트륨을 조금 넣어 녹인 후 뚜껑을
덮는다. 이 때 뚜껑에 끼워져있는 비닐관이 용액에 담기지 않도록 한다.
9. 필름통에 끼워져있는 2개의 나사못에 6V건전지를 집게전선으로 연결한다.
10. 잠시 후에 물비누가 들어있는 필름통 윗부분에서 어떤 일이 일어나는지 관찰한다.
11. 필름통 내부에 비눗방울이 많이 만들어지면 약숟가락으로 비눗방울을 떠서 라이터로 불을 붙여
본다. 어떤 일이 생길까?
12. 비눗방울이 충분히 많이 모아지면 로켓 모형 필름통을 비눗물이 들어 있는 필름통 위에 올려놓고
필름통 위쪽 V자 홈 부분에 라이터 불을 가까이 가져가 본다. 로켓모형이 어떻게 될까?
<나만의 실험 파일>
1. 필름통의 뚜껑과 다른 필름통 아래쪽에 연결한 비닐관이 막히지 않았는지 확인해야 한다.
2. 나사못과 비닐관을 끼울 구멍은 송곳으로 뚫은 다음 구멍 크기를 조금씩 크게 만든다. 구멍이 나사
못과 비닐관의 크기보다 크면 필름통에 들어있는 용액이 새기 때문에 주의해야한다.
3. 6V 건전지 2개를 직렬로 연결하면 거품이 더 빨리 만들어진다.
4. 나사못 대신 폐건전지 내부에 들어있는 탄소막대를 이용해도 좋다.
▣ 왜 그럴까?
전해질의 수용액에 직류 전류가 흐르면 두 전극에서 화학변화를 일으킨다. 음이온은 (＋)극으로 양이온은 (―)극으로 끌려가서 화학변화가 일어나는데, 이처럼 전기를 이용해 물질을 분해하는 것을 전기분해라고 한다. 순수한 물에는 전기를 운반해 줄 이온이 매우 적어 직류 전류를 통하게 해도 전류가 거의 흐르지 않는다. 그러므로 물을 쉽게 전기분해하기 위해서는 물에 녹아 쉽게 이온 상태로 나눠지는 수산화나트륨과 같은 물질을 넣어줘야 한다.
묽은 수산화나트륨수용액에 담겨진 두 나사못에 건전지를 연결해 전압을 걸어주면 수용액 중에 있는 양이온인 나트륨 이온(Na+)과 수소이온(H+)이 (―)극으로 이동한다. 이 때 수소이온은 나트륨 이온보다 쉽게 전자를 얻을 수 있으므로 (―)극에서는 양이온인 수소이온만 전자를 얻어 수소기체(H2)로 얻어진다.
그리고 수용액 중에 있던 음이온인 수산화이온(OH-)은 (＋)극으로 이동해 전자를 내놓고 산소기체(O2)로 된다.
이러한 과정 중에 물에 녹아있는 수산화나트륨의 양은 전혀 변하지 않는다. 건전지를 연결해 전압을 걸어주면 2개의 물분자가 2개의 수소분자와 1개의 산소 분자로 분해된다.
이 때 (－)극과 (＋)극에서 만들어진 수소기체와 산소기체는 필름통 뚜껑에 연결돼 있는 비닐관을 따라 비눗물이 들어 있는 필름통으로 이동한다. 이동해간 기체들은 공기중으로 날아가지 못하고 비누막에 갇힌다. 발생한 기체를 감싸고 있는 많은 비눗방울 중 일부분을 숟가락으로 떠 라이터 불을 붙이면 비누막에 둘러싸여 있던 수소가 폭발적으로 산소와 결합하면서 큰 폭발음을 낸다. 그리고 비눗물이 들어있는 필름통 위에 로켓 모형을 올려놓고 필름통 위쪽 V자 홈에 라이터 불을 가까이 할 때도 수소의 폭발적인 연소로 인해 로켓 모형이 날아간다.
 
|
발명교실 프로그램
Designed by DOWON.NET