◎ 미리생각해보기

나일론의 어원은 무엇이고, 무엇을 만들 수 있을까요?

⇒ 나일론(Nylon)은 미국의 화학회사인 듀폰사의 욀리스 흄 캐러더스 박사에 의해 개발한 것입니다. 보통 나일론이란 단어는 ‘나이롱 환자’나 ‘나이롱 대학생’등 나일론이 ‘가짜’, ‘싸구려’의 대명사처럼 일컬어지지만, 나일론 개발자인 캐러더스의 [허무한 죽음]에서 따온 니힐(nihil, 허무)과 듀폰사의(Dupont)의 (on)을 합성해 만든 이름이라는 설이 널리 퍼져 있습니다. 나일론의 대표적 용도는 스타킹이며, 이외 스키복, 우산, 란제리, 카펫, 양말, 커튼, 전선의 절연재료, 칫솔 등에 널리 이용되고 있습니다.

◎ 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!

선생님이 디클로로메탄과 염화아디포일을 투약병에 넣고 섞어주세요.
(시약을 오래 보관할 경우 변질 또는 용기의 파손이 일어날 수 있으니 실험 후 즉시 폐기 하세요.)

실험전 투명컵에 물과 3가지 색소를 섞어주세요.

헥사메틸렌디아민용액에 중화제가 포함되어 있으므로 별도의 중화제는 필요하지 않습니다.

실험시 반드시 비닐장갑을 착용하고 실험하세요.

시약의 냄새가 자극적이므로 실험시 환기 시키세요.

시약이 피부에 묻었을 경우 반드시 비누로 씻어내세요.

1. 스포이트를 이용하여 미리 준비한 염화아디포일과 디클로로메탄을 섞은 용액을 약 2ml 정도를 유리 용기에 넣습니다.	2. 헥사메틸렌디아민 용액 약 3ml 정도를 유리 용기의 벽면을 타고 흘러내리게 합니다.

◎ 실험방법

3. 병 안의 두 용액층에 생성된 막을 꼬지막대를 이용해 조심스럽게 들어올리고, 회전시켜 감아올립니다. (주의! 시간이 지나면 덩어리가 지므로 바로 나일론실을 감아 올리세요.)	4. 빈 종이컵에 세워놓고 물을 부어 씻어내고 나일론실을 풀어냅니다. (주의! 나일론 세척시 3개의 종이컵을 활용하세요.) [ex. 물컵, 빈컵]

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

5. 나일론실의 일부를 잘라 원하는 색소에 넣고 남은 나일론실은 물로 씻고 말립니다.	6. 병안의 용액을 버리고 물로 헹군 후, 물을 채웁니다. 색소에 넣었던 나일론실을 꺼내어 유리 용기에 넣습니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 염화아디포일용액에 헥사메틸렌디아민용액을 넣었을 때 어떠한 현상이 나타나나요?

⇒ 물과 섞인 헥사메틸렌디아민[극성]에 디클로로메탄과 섞인 염화아디포일 [무극성]을 접촉시킴으로써, 두 용액의 경계면에서 중합반응[간단한 작은 분자를 이용하여 거대한 크기의 분자를 만드는 반응]이 일어나게 됩니다. 또, 두 액체의 밀도가 다르기 때문에 두 개의 측으로 나뉩니다. [염화아디포일용액 > 헥사메틸렌디아민용액] 두 액체의 경계면에서 반응이 일어나 나일론 필름이 생성되는데 이러한 반응을 축합중합반응[두 분자가 반응하여 작은 분자가 빠지면서, 보다 큰 분자로 되는 반응을 말하는데 이러한 반응에 의해 고분자를 형성하는 것]이라 합니다.

2. 실험과정 ③번에서 나일론실을 감아올릴 때 경계면에 나타나는 현상은 무엇인가요?

⇒ 두 용액의 경계면의 나일론 필름을 집어 올리면 필름이 제거됨과 동시에 그 자리에 헥사메틸렌디아민과 염화아디포일의 반응이 연속적으로 일어나 새로운 나일론이 계속 생성됩니다.

3. 자신이 만든 나일론실을 붙여보세요. [보고서에 붙일 경우 물로 충분히 세척해 주세요.]

◎ 원리이해

1. 고분자

⇒ 고분자는 물질의 가장 기본적 단위인 원자가 수십만 또는 수백만개 이상 결합하여 만들어진 거대한 분자를 뜻합니다. 고분자에는 천연고분자와 합성고분자가 있습니다. 녹말과 셀룰로오스, 단백질처럼 천연적으로 만들어진 것을 천연고분자라하고, 나일론이나 폴리우레탄, 폴리에틸렌처럼 인공적으로 만든 것을 합성고분자라 합니다.

2. 나일론 합성의 원리

⇒ 헥사메틸렌디아민은 물과 섞이는 용매[극성]에, 염화아디포일은 물과 섞이지 않는 용매[무극성]에 녹여 접촉시킴으로써, 두 용액의 경계면에서 중합반응[간단한 작은 분자를 이용하여 거대한 크기의 분자를 만드는 반응]이 일어나게 됩니다. 이러한 중합반응을 계면중합이라고 하며, 이 경계면에서 생긴 중합체(나일론)의 필름을 집게로 집어 올리면 필름이 제거됨과 동시에 그 자리에 새로운 중합체가 계속 생성되게 되는 연속반응으로 인하여 끈이나 실 모양의 고분자 중합체를 만들 수 있습니다. 또한, 섞이지 않는 두 용액은 혼합기를 사용하여 세게 흔들어주면, 두 면의 접촉면이 넓게 되어 짧은 시간에 많은 중합체를 얻을 수 있습니다.

3. 극성과 무극성

⇒ 극성이란 물질 속의 전자가 한 쪽으로 치우쳐 전기적인 성질을 띠는 것[물, 에탄올, 메탄올 등]을 말하고, 무극성이란 전자가 어느 한쪽으로도 치우치지 않아 전기적인 성질을 띠지 않는 것[사염화탄소, 벤젠]을 말합니다. 극성과 무극성은 서로 섞였을 때 성질이 비슷한 것끼리 섞이려고 하는 성질을 가지고 있습니다. 즉, 극성은 극성끼리, 무극성은 무극성끼리 섞입니다.

학습목표

나일론실을 만들어보고, 고분자에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

나일론의 어원은 무엇이고, 무엇을 만들 수 있을까요?

◎ 미리생각해보기

염화아디포일, 디클로로메탄, 헥사메틸렌디아민용액, 유리용기 1개, 스포이트 1개,

꼬지막대 1개, 비닐장갑 1쌍, 종이컵 2개, 색소, 투명컵

(※ 직접 준비하세요 : 깨끗한 물)

◎ 실험준비물

1. 염화아디포일용액에 헥사메틸렌디아민 용액을 넣었을 때 어떠한 현상이 나타나나요?

2. 실험과정 ③번에서 나일론실을 감아올릴 때 경계면에 나타나는 현상은 무엇인가요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점