WISE 9월 실험 교실 - 나일론 합성

안녕하세요.
과학하는 소녀, 곰지입니다 =)

오늘 포스팅 할 내용은..
WISE 과학교실 프로그램 9월 나일론 합성 실험입니다.
(흑흑 9월 실험을 이제서야 포스팅 하다니)

일단 WISE가 뭐냐고요?
WISE는 Women into Science and Engineering의 약자로
이공계 여성들의 인적네트워크 형성과 서로의 발전을 위한 교육과학기술부 산하 정부 단체입니다.
지금은 여기에 Technology까지 합쳐져 WISET으로 정식 명칭이 변경 되었구요.
(하지만 실험교실 등등은 그냥 WISE 명칭을 쓰고 있네요.)

여튼!
과학하는 소녀(ㅋㅋ) 답게 저는 KAIST-WISE 지부에서 활동하고 있습니다.
(현재는 동아리로도 등록되어 있고요.)
주 활동은 교내 교수님-학생들간의 멘토링 활동과, WISE 전국센터에서 관여하는 멘토링 펠로우
그리고 한달에 2번 정도 씩 중, 고등학교를 방문하여 계발활동(CA) 실험 수업을 진행하죠.

2학기에는 9, 10, 11월에 실험이 진행되는데, 9월의 실험 주제는 나일론 합성실험입니다.
화학과에 재학중인 저로서는 재미있는 실험이 아닐 수 없었죠.
헥사메틸렌디아민과.. 아디프산.. 계면중합.. 허허허 ^0^

그리하여 9월 17일 찾아가게 된 곳은, 바로 논산 쎈뽈여고 입니다.
대전에서 논산까지 가야한다니 ㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠ
시외버스터미널에서 버스로 50분정도 걸리는 곳이었죠.

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.

그리고 색소를 넣어 착색까지 시키고 병에 담으면 실험 완료!
짜잔~

학생들 중에는 저 세 색깔을 다 섞어서 검정색으로 염색시키는 친구들도 있더군요..

실험 결과 설명 및 마무리를 하고..
KAIST 학생홍보대사 카이누리로서(ㅋㅋ) 개인적인 KAIST 캠퍼스 투어 광고도!
(kainuri.kaist.ac.kr 캠퍼스투어 모집 공지 참고)

마지막으로 아이들과 단체 샷 ^0^
으악 좀 흔들렸네요 ㅠㅠ

다녀오니 벌써 저녁시간이었지만 오래간만에 순수한 아이들과 의미있는 시간을 보낸 것 같아 뿌듯했답니다!