◎ 미리생각해보기

코코아는 뜨거운 물과 차가운 물 중 어느 물에 잘 녹을 까요? 또, 탄산음료는 뚜껑을 닫고 냉장 보관한 상태와 그렇지 않은 경우 어느 것이 톡 쏘는 맛이 강할까요?

⇒ 코코아는 뜨거운 물에 잘 녹습니다. 그 이유는 소금이나 코코아와 같은 일반적인 고체는 온도가 높을 때 용해도가 증가하기 때문입니다. 그러나 기체의 경우는 다릅니다. 탄산음료에는 이산화탄소 기체가 녹아있는데, 압력이 높고, 온도가 낮을수록 용해도가 큽니다. 그러므로 탄산음료는 뚜껑을 닫은 상태로 냉장 보관할 때 이산화탄소 기체가 많이 녹아 있어 톡 쏘는 맛이 강합니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변 지역을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

이번 실험에 필요한 재료들을 확인해주세요.

실험 전 실험보고서를 꼭 읽어주세요.

실험 전 선생님이 뜨거운 물과 차가운 물(얼음물)을 준비해주세요.

뜨거운 물을 사용할 때 데이지 않도록 주의하세요.

물이 식을수록 붕산의 용해도가 떨어지기 때문에 뜨거운 물이 식기 전에 붕산을 녹이도록 아이들에게 숙지해 주세요.

붕산을 녹일 때 조금씩 넣어 녹여주세요. 한꺼번에 많은 양을 녹일 경우 잘 녹지 않습니다. 아이들에게 숙지해 주세요.

1. 수초 꽃 아래쪽에 칼라모루를 둘러싸 PE병에 넣을 장식품을 만듭니다. (주의! 칼라모루는 1인당 약 25cm 길이로 잘라 학생들에게 나눠 주세요..)	2. 사진과 같이 우드락보드 조각을 만들고 겹겹이 붙입니다. 그리고 뚜껑 밑면에 붙입니다. (주의! 우드락보드는 1인당 가로 2cm, 세로 2cm정도 크기로 3개씩 니눠 주세요.)

◎ 실험방법

3. 실험과정 ①번에서 만든 장식품을 뚜껑의 우드락보드에 붙입니다.	4. 종이컵에 뜨거운 물을 넣고 붕산을 녹인 후 PE병에 부어줍니다. (주의! 붕사의 1인 적정량은 약 10g입니다.[계량컵 눈금으로 약 10ml 정도 작은 종이컵에 나누주세요.) (주의! 뜨거운 물을 약 2/3정도를 종이컵에 넣고 붕산을 녹입니다.)

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

5. 장식품이 달린 뚜껑을 닫습니다.	6. PE병을 차가운 물이 담긴 투명컵에 넣고 일정시간이 지난 후 꺼내어 PE병 안의 모습을 관찰합니다. (주의! 차가운 물 또는 얼음물에 약 1~2분 정도 담가 둡니다.)

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 붕산용액이 식은 후 PE병 안에는 어떠한 현상이 나타나는가요?

⇒ PE병 안에는 마치 눈이 내리는 것처럼 아름다운 결정이 생깁니다.

2. 위와 같은 현상이 나타나는 이유는 무엇인가요?

⇒ 붕산은 물의 온도에 따라 그 녹는 양이 달라집니다. 일반적으로 우리가 사용하는 정수기의 뜨거운 물의 온도는 약 80℃ 정도인데, 붕산의 용해도는 물 80℃에서 23.5입니다. 즉, 80℃물 100g 23.5g이 최대로 녹을 수 있다는 것입니다. 붕산용액을 냉각시킨 온도가 20℃(정수기의 차가운 물)라 가정하면 용해도는 4.9가 됩니다. 마찬가지로 20℃ 물 100g 4.9g이 최대로 녹을 수 있다는 뜻입니다. 그래서 80℃에서 20℃로 냉각시키면 용해도 차이에 의해 녹아 있던 붕산이 석출되어 PE병 안에 결정이 생기는 것입니다.

◎ 원리이해

1. 용해도

⇒ 용해도란 일정한 온도에서 용매 100g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 g수입니다. 용해도는 온도 ∙ 용매와 용질의 종류에 따라 다르고 물질에 따라 고유한 값을 가지므로 물질의 특성이 됩니다. 그래서 용해도를 나타낼 때 용매와 용질의 종류 및 용매의 온도와 함께 표시해야 합니다. 산소 등과 같은 기체는 온도가 낮고 압력이 높을수록 용해도가 큽니다. 이러한 용해도에 관련된 현상은 일상생활에서 쉽게 볼 수 있습니다. 설탕이나 소금을 녹일 때 뜨거운 물에 녹이는 것과 탄산음료를 보관할 때 밀봉상태로 냉장 보관하는 것이 대표적인 예입니다.

어떤 고체 물질의 용해도가 물 100℃에서 100, 물 20℃에서 50이라고 가정하였을 때, 100℃의 물 100g에 고체 물질 100g을 녹이고 20℃로 냉각시키면 [석출되는 용질의 양 = 처음 녹아 있던 용질의 양 - 냉각시킨 온도에서 녹을 수 있는 용질의 양]의 식에서 50g의 고체 물질이 석출 됩니다.

2. 붕산

⇒ 붕산은 흰색의 비늘 조각 모양의 광택이 나는 결정으로, 물에 녹이면 약한 산성을 나타냅니다. 붕산은 붕산나트륨을 산에 녹인 후, 용액 중에서 결정으로 만들어 얻습니다. 붕산 수용액은 아주 약한 산성을 나타내며, 살균력이 있어 특히 눈의 소독에 쓰이기도 하며 화상이나 피부병 등에 바르는 붕산 연고를 만드는 데에도 쓰입니다. 이 밖에도 안료 ∙ 도료 ∙ 방부제 ∙ 붕규산유리 ∙ 도자기의 유약 등의 원교가 되며, 비타민 B2나 루틴 등의 주사제에 가하여 용해를 촉진시키기도 하는데 많이 마시면 위험합니다.

붕산은 물에 잘 녹는 물질인데, 온도에 따라 물에 녹는 양이 크게 달라집니다. 예를 들어 20℃에서는 물 100g에 약 4.9g 정도 녹지만, 100℃에서는 약 38g이 녹습니다. 그러므로 높은 온도에서 많은 양의 붕산을 물에 녹인 다음, 온도를 낮게 하면 물에 녹아 있던 붕산이 다시 고체로 변하여 밑으로 가라앉습니다.

<붕산의 용해도>
물질온도	0℃	20℃	40℃	60℃	80℃	100℃
붕산	2.8	4.9	8.9	14.9	23.5	38.0

학습목표

식으면서 생기는 아름다운 붕산 결정을 만들어보고, 용해도에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

코코아는 뜨거운 물과 차가운 물 중 어느 물에 잘 녹을까요? 또, 탄산음료는 뚜껑을 닫고 냉장 보관한 상태와 그렇지 않는 경우 어느 것이 톡 쏘는 맛이 강할까요?

◎ 미리생각해보기

PE병 1개, 붕산, 수초 꽃 1개, 칼라모루, 투명컵 1개, 종이컵(중) 1개,

종이컵(소) 1개, 하드스틱 1개, 우드락보드, 계량컵, 양면테이프

(※ 직접 준비하세요 : 뜨거운 물, 차가운 물 또는 얼음물)

◎ 실험준비물

1. 붕산용액이 식은 후 PE병 안에는 어떠한 현상이 나타나는가요?

2. 위와 같은 현상이 나타나는 이유는 무엇인가요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점