◎ 미리생각해보기

방금 기름에 음식을 볶은 팬에 물을 부으면 물 위에 둥둥 떠 있는 기름을 볼 수 있습니다. 물과 기름은 왜 잘 섞이지 않고 물 위에 기름이 둥둥 뜨게 될까요? 그 이유를 생각해보고 간단히 적어보세요.

물과 기름이 섞이지 않는 것은 밀도 차와 극성으로 이야기할 수 있습니다. 물과 기름을 섞어서 흔들어놓으면 서로 섞여 있는 것 같다가도 다시 분리되어 물은 아래쪽 기름 위쪽으로 이동하게 됩니다. 이 현상을 물이 기름보다 밀도가 놓아 상대적으로 가벼운 기름이 위로 올라가게 되는 것입니다. 그러나 물과 기름이 섞이지 않는 근본적인 이유는 물은 극성물질이고 기름은 비극성 물질이기 때문입니다.

◎ 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!

먹물이 많이 퍼질 경우 세제 물에 물을 조금 더 넣으세요.

완성작 아래쪽에 네임펜으로 글귀나 이름 등을 쓸 수 있게 합니다.

1. 화선지를 내가 만들고 싶은 책갈피 모양으로 2장 자릅니다.	2. 1회용접시에 물을 반쯤 담고 먹물을 2~3방울 떨어뜨린 후 이쑤시개에 세제물을 조금 묻혀 먹물에 살짝 가져다 대고 여러 가지 무늬를 만들어봅니다. (주의! 물은 차가운 물을 사용하세요. )

◎ 실험방법

3. 실험과정 1번에서 잘라놓은 화선지의 까칠까칠한 면을 먹물과 닿게 물 위에 살짝 올렸다가 떼어낸 후 휴지 위에 살짝 올려 물기를 닦고 말립니다. 나머지 1장의 화선지에도 마블링 그림을 찍습니다. (주의! 새로운 물로 나머지 1장을 찍습니다.)	4. 화선지 모양보다 조금 크게 색지를 1장 잘라줍니다.

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

5. 화선지를 앞뒤로 풀을 이용하여 붙이고 손코팅지로 코팅합니다.	6. 끈을 묶을 자리에 펀치로 구멍을 뚫고 끈을 묶어줍니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 먹물은 먹을 물에 갈아서 만든 것입니다. 그런데 먹물이 물에 섞이지 않고 뜨는 이유는 무엇인가요?

⇒ 먹은 기름을 태울 때 나오는 그을음을 모아서 만듭니다. 따라서 그을음 속에는 기름 성분이 있습니다. 먹을 물에 갈아서 섞더라도 아직 남아있는 기름 성분이 있기 때문에 물에 한 방울 떨어뜨리게 되면 그 기름 성분이 물 위에 뜨게 만드는 것입니다.

2. 세제물을 떨어뜨렸을 때 먹물이 흩어지는 이유는 무엇일까요?

⇒ 물에는 표면장력이라는 성질이 있습니다. 물체를 이루는 대부분의 물질들은 물(극정) 또는 기름(무극성) 중 하나와 섞이는 성질을 가지고 있습니다. 그러나 물과 기름은 서로 섞이지 않습니다. 물은 물대로, 기름은 기름대로 똘똘 뭉치는 성질이 강해서 절대 섞이지 않는 것입니다. 이렇게 같은 성질끼리 똘똘 뭉쳐서 서로 섞이지 않으려는 것을 ‘표면장력’이라고 합니다. 세제물은 물 분자 알갱이들 사이에 끼어들어가 물 분자 끼리 서로 잡아당기는 힘을 약하게 만듭니다. 그 결과 물과 물 그리고 먹물과 먹물 사이의 표면장력을 깨 주는 일을 하는 것입니다.

◎ 원리이해

1. 표면장력

표면 장력이란? 물과 같은 액체는 서로 강하게 붙어 있으려는 성질(응집력) 때문에 표면을 팽팽하고 탄력 있는 막처럼 만드는 힘을 말합니다. 물 표면에 바늘이나 면도날을 조심스럽게 올려놓으면 물 위에 뜨는 것은 바늘이나 면도날이 가벼워서 표면 장력을 깨지 못하기 때문입니다. 그리고 물방울이 둥근 것도 표면 장력으로 표면의 넓이가 가장 작도록 힘이 가해지기 때문입니다. 그럼 일상생활에서 표면 장력이 어떻게 쓰이는지 알아볼까요?

물가에서 하는 물수제비는 표면 장력에 의해 돌이 물 위로 튀겨 가는 것입니다. 그리고 소금쟁이는 가볍기 때문에 표면 장력을 깨지 않고 물 위를 떠다닐 수 있습니다. 그렇다면 소금쟁이를 가라앉힐 수 있을까요?

소금쟁이를 가라앉히려면 비누나 샴푸 같은 세제를 이용하면 됩니다. 세제에는 '계면 활성제'라는 성분이 들어 있는데, 이것이 표면 장력을 약화시키는 역할을 합니다. 그래서 소금쟁이의 다리 부분에 세제를 조금 떨어뜨리면 소금쟁이는 가라앉습니다.

2. 계면활성제

계면활성제는 친수성 부분과 소수성(친유성) 부분으로 이루어진 화합물입니다. 친수성은 말 그대로 물과 친한 부분이고, 소수성(친유성)은 물과 친하지 않는 부분입니다. 계면활성제가 물  속에 들어가게 되면 친수성 부분은 물과 결합하고 소수성 부분은 기름과 결합하여 물과 기름을 서로 섞이게 합니다.

마블링책갈피

학습목표

물과 먹물의 표면장력과 밀도차를 이용하여 마블링 책갈피를 만들어봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

방금 기름에 음식을 볶은 팬에 물을 부으면 물 위에 둥둥 떠 있는 기름을 볼 수 있습니다. 물과 기름은 왜 잘 섞이지 않고 물 위에 기름이 둥둥 뜨게 될까요? 그 이유를 생각해보고 간단히 적어보세요.

◎ 미리생각해보기

세제물 1개, 먹물, 지끈 1개, 이쑤시개 1개,

화선지 1장, 도화지, 코팅지 1장, 일회용접시 1개

(※ 직접 준비하세요 : 따뜻한 물이 든 수조)

◎ 실험준비물

1. 먹물은 먹을 물에 갈아서 만든 것입니다. 그런데 먹물이 물에 섞이지 않고 뜨는 이유는 무엇인가요?

2. 세제물을 떨어뜨렸을 때 먹물이 흩어지는 이유는 무엇일까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점