[실험] 드라이 아이스를 이용한 무지개 탑 만들기

 

 

 

 

 

 

 

 

이론적 배경

중화반응

산염기 반응이라고도 하며, 화 반응이란 산성 물질과 염기성 물질이 반응하여 물과 염을 생성하는 반응이다.

 

 

 

1. 실험 목표

중화반응을 이용하여 무지개 탑을 만들 수 있다.

 

 

2. 가설 설정

• 수산화나트륨과 만능지시약이 만나면 보라색으로 변할 것이다.
• 드라이아이스가 승화하면서 탄산이 만들어지고 산성을 띠게 되면서 파란색을 거쳐서 노란색으로 변할 것이다.
• 묽은 염산을 넣으면 용액이 더욱 산성을 띠게 되어 빨간색으로 변할 것이다.

 

 

3. 실험 순서 및 방법

<1차 실험 방법>

• 수산화나트륨 수용액을 비커에 300mL 넣는다.
• 만능 지시약을 3~6mL 넣고 잘 섞어 준다.
• 드라이아이스 한 조각을 비커에 넣고 모두 승화될 때까지 색 변화를  관찰한다.
• 색 반응이 끝나면 묽은 염산을 넣는다.
• 수산화나트륨 수용액을 2mL 정도 넣고 아래쪽부터 중간 부분까지 올려주면서 저어준다.
• 무지개 탑으로 변하는 것을 관찰한다.

 

 

<2차 실험 방법>

• 비커에 수산화나트륨 약 10g과 물 300mL 넣고 잘 섞어 준다.
• 만능 지시약을 3~6mL 넣고 잘 섞어 준다.
• 드라이아이스 한 조각을 비커에 넣고 모두 승화될 때까지 색 변화를  관찰한다.
• 색 반응이 끝나면 묽은 염산을 넣는다.
• 수산화나트륨을 한 숟가락 정도 넣고 아래쪽부터 중간부분까지 올려주면서 저어준다.
• 무지개 탑으로 변하는 것을 관찰한다.

 

 

 

<3차 실험 방법>

• 두 번째 방법에서 1~4까지 따라한다(비커대신 눈금실린더로 한다).
• 수산화나트륨을 한 숟가락 정도 넣고 아래쪽부터 중간 부분까지 눈금실린더에 닿지 않도록 돌리면서 올려준다.
• 수산화나트륨, 묽은 염산을 조절하면서 무지개 탑으로 변하는 것을   관찰한다.

 

 

4. 실험 결과

 

<1차 실험>

- 결과

수산화나트륨 수용액에 만능지시약을 넣었더니 보라색으로 변하였다. 이것으로 수산화나트륨 수용액은 ph13이라는 것을 알 수 있다.

드라이아이스를 넣었더니 승화되면서 이산화탄소로 된 뿌연 연기가 나왔다.

이산화탄소가 용액의 물과 만나 탄산을 만들었고

 

 

파란색으로 변하였다. 이것으로 탄산이 용액을 산성으로 만들어준다는 것을  알 수 있다.

 

 

 

<2차 실험>

 

 

1차 실험이 실패한 원인은 분석하여 고체 수산화나트륨과 물을 이용하여 농도를 낮춰서 실험해 보았다.

1차 실험과 같이 이산화탄소가 물과 만나 탄산을 만들었고 파란색, 초록색, 노란색을 거쳐 색 변화가 일어났다

위의 그림에서 알 수 있듯이 용액의 ph가  ph11, ph7, ph5 순으로 변하였다.

용액에 묽은 염산을 넣었더니 붉은색으로 변하였다. 이것으로 용액이 ph1이  되었다는 것을 알 수 있다.

용액에 고체 수산화나트륨을 넣어서 밑에서 중간 부분까지 섞어주었더니 밑에 부분부터 파란색, 보라색을 거쳐 색변화가 일어나면서 전체적으로 하늘색으로 색변화가 일어났다. 이것으로 용액이 ph11, ph13 순으로 빠르게 변하다가 전체적으로 하늘색으로 변한 것은 수산화나트륨이 전체적으로 섞여 ph가 10으로  낮아졌다는 것을 알 수 있다.

 

 

 

<3차 실험>

2차 실험이 실패한 원인을 분석하여 비커대신 너비가 좁은 눈금실린더로 바꾸어서 실험을 해보았다.

2차 실험과 같이 용액에 묽은 염산을 넣었더니 붉은색으로 변하였다.

붉은색으로 변한 용액에 고체 수산화나트륨을 넣어서 유리막대로 밑에서부터 중간부분까지 눈금실린더에 닿지 않게 섞어주었더니 점점 밑에서부터 보, 남, 파, 노, 주황색으로 변하였다. 이것으로 ph가 밑에서부터 13, 12, 10, 4, 3으로 변하였다는 것을 알 수 있다.

묽은 염산과 고체 수산화나트륨의 양을 조절하면서 섞어주니 색변화가 조금 더 선명하게 일어나면서 윗부분에 빨간색이 나타나면서 무지개 탑이 완성되는 것을 관찰할 수 있었다.

 

 

 

실험 실패 원인 분석

<1차 실험>

시중의 파는 수산화나트륨 수용액의 농도가 드라이아이스를 넣었을 때 용액을 염기성에서 산성으로 만들 수 없을 정도로 짙어서 드라이아이스를 넣었을 때 노란색으로 변하지 않은 것 같다.

 

<2차 실험>

고체 수산화나트륨을 넣어서 밑에서부터 중간 부분까지 섞었을 때 색이 구분되지 않고 전체적으로 변한 것은 비커의 너비가 커서 조심히 섞어도 색구분이  생기지 않고 전체적으로 색이 변한 것 같다.