일반화학실험title : 고형 연료 만들기introduction고형연료를 만드는 실험을 통해 연료의 에너지 형성원리와 다른 상태의 연료에 대한 장점을 알고 연료의 특징과 원리등을 안다.principle & theory1. 겔유동성이 거의 없는 반고체 상태의 콜라로이드, 콜라로이드 용액이 일정한 농도 이상으로 진해져서 튼튼한 그물조직이 형성되어 굳어진 것이다. 이들은 콜로이드 입자의 그물조직 사이에 용매인 물 등이 들어가 굳어버린 것이며, 온도를 다시 올려주면 분자운동이나 그 밖의 원인에 의하여 조직이 파괴되어 다시 유동성 액체로 된다.*종류히드로겔 : 그물조직 사이에 물이 들어 있는 겔 ex)한천, 두부, 실리카겔 등크세로겔 : 겔의 그물조직 사이에서 용매가 제거되고 공기가 들어간 모양의 다공성 젤 ex) 규조토, 산성 백토 등2.겔 화다리결합에 의하여 고분자가 용매에 녹지 않게 되는 현상으로 졸이 겔로 변하는 현상을 말한다. 이때 고분자는 3차원적 그물구조를 취한다. 이러한 구조를 가진 생성물은 용매에 팽윤할 뿐 녹지는 않는다. 겔화의 특징은 계의 뚜렷한 탄성 증가, 급격한 점성도 상승 등을 들 수 있다. 예를 들면, 프탈산, 글리세롤, 불포화지방산에서 생성된 불포화폴리에스터는 대게 3차원 그물구조를 가지며 겔화한다.*겔화에 수반되는 물리적 성질 변화1) 그것이 일어난 점에서 냉각곡선이 꺾인 데가 생긴다.2) 산란관의 강도가 급격히 증가한다.3.콜로이드 용액지름이 10^-5 ~10^-7cm 정도의 콜로이드 입자들이 분산된 용액을 말한다. 콜로이드 용액은 확산속도가 느리고 결정화되기 어렵다.*콜로이드 용액분류1)졸 (sol) : 액체상태의 콜로이드2)겔 (gel) : 반고체상태의 콜로이드3)에어로 졸 (aerosol) : 기체의 콜로이드*콜로이드 용액의 성질1) 틴들 현상 : 콜로이드 용액에 강한 직사광선을 비추었을 때, 빛의 진로가 보이는 현상을 말한다.2) 브라운 운동 : 콜로이드 용액을 현미경으로 관찰했을 때 보이는 입자들의 불규칙한 운동을 말한다.3) 투석 : 콜로이드 입자의 크기가 커서 반투막을 통과하지 못하는 성질을 이용하여 콜로이드를 정제하는 것을 말한다.4) 흡착 : 콜로이드 입자의 넓은 표면적을 이용하여 다른 분자나 이온들을 끌리게 하는 것을 말한다.5) 콜로이드 입자가 전하를 갖게 됨으로 인해 전기 이동 성질을 갖게 된다.4. 졸(sol)콜로이드 입자가 액체 속에 분산하여 유동성을 지니고 있는 상태. 액체를 분산매로 하는 콜로이드를 말하며, 콜로이드 입자가 고체인 경우를 현탁질, 액체인 경우를 유탁질이라고 한다. 또 분산매가 물인 경우를 하이드로 졸, 유기체인 경우를 오르가노 졸이라 한다.5. 불꽃 반응홀원소물질 또는 화합물을 불꽃 속에 넣어 가열하면 불꽃이 그 원소 특유의 색읠 띠는 반응. 염색반응 이라고도 한다. 이 때의 색은 열에 의해 들뜬 원자가 불안정한 들뜬 상태에서 안정된 들뜬상태로 돌아 때 발하는 휘선스펙트럼 때문인데, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속등 원소의 정성분석에 보조수단으로 이용된다. 보통 염산에 적신 후 불꽃으로 달구어 깨끗한 백금선 선단에 축축한 미량의 시료를 붙여 분젠버너의 산화불꽃 속에 넣어 육안이나 또는 청색코발트 유리를 통해 관찰한다.procedure1. 작은 비커에 따뜻한 물 100ml에 아세트산 칼슘 35g을 녹인용액 5ml를 준비한다.2. 비커에 에탄올 30ml를 준비한다.3. 1번용액을 2용액이 담겨있는 비커와 혼합한다.4. 용액이 처음 혼합되었을 때 겔이 즉시 만들어진다. 이 겔이 고형 알코올 연료이다.result증류수에 아세트산 칼슘을 녹이고, 에탄올을 섞으니 즉시 불투명한 겔이 생성되었다. 처음 10ml를 넣고 관찰했을 때 약간의 에탄올이 남아 있어 10ml를 더 추가해 넣었지만 에탄올은 계속 남아 있었다.겔을 약수저로 조금 떠서 불에 갖다 대었더니 주황색과 푸른색을 띄는 불꽃을 관찰할 수 있었다.discussion이번 실험에서는 고형연료를 만드는 실험을 통해 연료의 에너지 형성원리를 알아보는 실험이다. 먼저 증류수 20ml에 아세트산 칼슘 7.2g을 넣어 포화용액으로 만들어 준다. 포화용액을 쓰는 이유는 겔 형성이 잘 되게 하기 위해서이다. 그 다음 비커에 에탄올 30ml를 준비한 후 A용액을 10ml 넣어준다. 넣는 즉시 불투명한 겔이 생겼다. 하지만 겔 표면 쪽 일부 에탄올이 남아 있어 남은 10ml의 A용액을 5ml씩 나누어 넣었지만 전부 겔이 되지는 않았다. 생성된 겔을 약수저로 조금 떠서 불에 가져다 댔더니 주황색과 무색에 가까운 파란색을 관찰 할 수 있었다. 그렇다면 이번 실험에서 에탄올과 아세트산 칼슘을 사용한 이유는 무엇일까? 휘발성이 강한 에탄올을 고체연료로 만들면 오랫동안 불꽃을 유지시킬 수 있다는 장점이 있다. 이러한 이유 때문에 에탄올을 고체 연료로 만들기 위해 아세트산 칼슘 용액이 사용이 된다. 아세트산 칼슘 용액은 물에는 녹지만 알코올에는 잘 녹지 않는 그물구조로 이루어져 있다. 이러한 A용액에 알코올인 에탄올을 넣게 되면 서로 섞이지 않게 된다. 그러면서 그물 사이사이에 에탄올 분자들이 갇히게 된다. 이 때 에탄올이 콜로이드 상태로 존재하게 되면서 반고체의 겔이 만들어 진다. 그리고 이 실험에서 만들어 지는 겔은 아세트산 칼슘 용액 그물 구조에 알코올이 들어가면서 휘발성을 가지기 때문에 리오겔 중 알코겔 이라고 볼 수 있다. 생성된 겔이 주황색과 옅은 푸른색을 띈 이유를 생각해 보았다. 이는 아세트산 칼슘의 칼슘이 완전히 녹지 않아 이온화 형태인 Ca가 아직 남아 있으므로 칼슘의 불꽃 반응색인 주황색을 관찰할 수 있었다고 생각된다. 주황색이 진하게 보이지 않는 이유는 Ca가 겔화가 되어 묶여 있어서 그런 것 같다고 생각했다. 또, 원래 실험에서는 불꽃색이 무색이어야 하지만 푸른색이 관찰되어서 실험에 오차가 발생된 줄 알았지만 실험이 끝난 뒤 실험에 대해 다시 조사 했더니 에탄올의 불꽃색이 무색이나 무색에 가까운 푸른색을 띈다는 것을 알수 있었다. 이번 실험을 통해 평소 고체 연료가 일상생활에 가까이 자리잡고 있다는 것을 알게 되었다.
