과학하는 소녀

바로 이 곳! 여중, 여고가 붙어있는 곳이었는데.. 시골마을 분위기가 나면서 괜히 저 중학교 때 생각이 나더군요.

4층 과학실로 찾아가서 아이들과 인사하고 간단하게 WISE 소개와 KAIST 소개를 한 후 바로 실험 진행! :)
일단 원리부터 알아볼까요?

* 고분자
- 고분자는 물질의 가장 기본적인 단위인 원자가 수십만 또는 수백만 개 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.

* 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.
 
* 극성과 무극성
- 극성이란 물질 속의 전자가 한 쪽으로 치우쳐 전기적인 성질을 띠는 것[물, 에탄올, 메탄올 등]을 말하고, 무극성이란 전자가 어느 한 쪽으로도 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.

<실험 준비물>
염화아디포일, 디클로로메탄, 헥사메틸렌디아민용액, 유리 용기 1개, 스포이드 2개, 꼬지막대 1개, 비닐장갑 1쌍,종이컵 2개, 색소, 투명컵 (※ 직접 준비하세요 : 깨끗한 물)


<실험 과정>
1. 스포이드를 이용하여 미리 준비한 염화 아디포일과 디클로로메탄을 섞은 용액 약 2ml 정도 유리 용기에 넣습니다.
 (※ 실험시 반드시 비닐장갑을 착용하고 실험하세요.)
 (※ 시약이 피부에 묻었을 경우 반드시 흐르는 물로 씻어내세요.)
 (※ 시약으로 장난치지 마세요,)

2. 헥사메틸렌디아민 용액 약 3ml 정도를 유리 용기의 벽면을 타고 흘러내리게 합니다.

3. 병 안의 두 용액 층에 생성된 막을 꼬지 막대를 이용해 조심스럽게 들어올리고 회전 시켜 감아올립니다.
(※ 실험과정 ③번에서 시간이 지나면 덩어리가 지므로 바로 나일론실을 감아올리세요.)

4. 빈 종이컵에 세워놓고 물을 부어  씻어내고 나일론실을 풀어냅니다.
(※ 나일론실을 만들고 물로 충분히 헹궈주세요.)
(※ 나일론 세척 시 2개의 종이컵을 활용하세요. [ex. 물컵, 빈컵])

5. 나일론실의 일부를 잘라 원하는 색소에 넣고 남은 나일론실을 물로 씻고 말립니다.

6 병 안의 용액을 버리고 물로 헹군 후, 물을 채웁니다. 색소에 넣었던 나일론실을 꺼내어 유리 용기에 넣습니다.
 (※ 시약을 오래 보관할 경우 변질 또는 용기의 파손이 일어날 수 있으니 실험 후 즉시 폐기하세요.)


이렇게 만들어 집니다.
한 학생 빼고 모두 실험 성공!
계면중합이라, 용액의 경계면에서 나일론 실을 뽑아 낼 때 조심조심 뽑아내야 해요.