안녕하세요. #국립과천과학관입니다.음료수 캔의 재료인 알루미늄! 누구나 쉽게 접할 수 있어요.오늘 #별별 실험실에서는 #알루미늄에 대한 과학적 특정을 알 수 있는 실험을 해보려고 합니다~
갈륨으로 알루미늄을 녹임
금속에 열을 가하면 금속이 녹는다는 거 다들 아시죠?하지만 이번 실험에서는 갈륨을 활용해서 알루미늄을 녹여보려고 합니다.
갈륨(Gallium)이란 광택이 나는 금속으로 약 30℃의 낮은 온도에서 녹는다는 특징을 가지고 있습니다.이런 특성 때문에 갈륨은 체온에서도 녹일 수 있습니다.실험 방법은 다음과 같습니다.일단 체온으로 갈륨을 녹입니다.그리고 사포로 알루미늄 캔의 코팅막을 제거합니다.체온으로 녹은 갈륨을 코팅막이 벗겨진 알루미늄 부분에 올린 후 골고루 퍼지도록 손가락으로 펴줍니다.그럼, 알루미늄이 점차 갈륨으로 코팅되어 가는…?펑! 캔이 터져서 음료가 새어 나와요.확실한 반응을 위해 갈륨을 바른 후 이틀 정도 둔 알루미늄 캔을 준비했습니다.과연 부식된 알루미늄 캔을 뾰족한 나무 막대로 찌르면 어떻게 되는 것일까요?알루미늄 캔이 얇은 과자처럼 쉽게 부서지는 것을 볼 수 있습니다!※ 부식된 캔을 다룰 때는 안전에 주의해 주세요.나무막대가 아닌 손으로 가볍게 눌러도 쉽게 부서집니다.알루미늄 캔이 녹고 깨지기 쉬운 이유는, 갈륨 침투 현상 때문입니다.가리움 원자는 활동성이 높고 다른 금속의 원자 사이에 침투된 특성을 가지고 있습니다.침투한 갈륨 원자가 기존의 알루미늄 원자의 배열을 깨면서 깨지기 쉽게 합니다.이로써 딱딱한 금속이 손이라도 깨지기 쉬운 정도로 약해진 것입니다.수산화 나트륨에서 알루미늄을 녹이다이번 실험에서는 수산화나트륨을 활용해 보겠습니다.수산화나트륨은 대표적인 강염기성 물질(용액)입니다.알루미늄 캔을 수산화 나트륨 용액에 넣으면 어떤 반응이 일어나는 것입니까?먼저 사포로 알루미늄 캔의 코팅을 제거합니다.수산화나트륨 용액에 넣는 알루미늄 캔이 뜨지 않도록 캔 안에 물을 조금 넣습니다.준비 완료! 수산화나트륨에 알루미늄 캔을 넣어볼까요?알루미늄 캔의 표면을 자세히 보면 기포가 발생하는 것을 알 수 있습니다.염기성 수산화 나트륨 용액에 닿으면 알루미늄 캔은 산화 알루미늄 이온이 됩니다.산화 알루미늄 이온으로 녹아서 사진과 같이 수소 가스가 발생하는 것입니다.알루미늄 캔을 수산화나트륨 용액에 하루 정도 넣어두면 알루미늄이 완전히 녹아 없어집니다.위 사진처럼 내부에 코팅된 플라스틱 막만 남아 손으로 살짝 만졌을 때 물컹한 재질이 됩니다. 알루미늄을 부식시켜 장식품을 만들다다양한 물질로 부식시켜 본 알루미늄!이런 원리를 이용해서 귀여운 알루미늄 장식품을 직접 만들어 볼까요?유성매직과 스티커를 붙여 알루미늄판을 깔끔하게 마무리합니다.정 박사는 마술로 ‘별별 실험실’을 썼고, 정지선은 스티커로 하트와 별을 붙여 만들어봤습니다.이번 실험의 주인공은 염화구리 수용액입니다.구리 이온이 파란색을 띠기 때문에 마치 워셔액과 같은 파란색을 가지고 있습니다.염화구리 수용액으로 장식한 알루미늄 판을 넣습니다.부글부글 기포가 발생하여 부식되는 것이 보입니까?염화 구리에 반응을 한 알루미늄 판의 모습은 어떻게 된 것일까요?구리가 알루미늄 표면에서 붉게 석출하여 이것을 알코올로 깨끗하게 닦아냅니다.유성매직으로 그은 글자는 마치 레이저가 각인된 것처럼 글자로 남게 되었습니다.유성이 있는 매직은 코팅이 되어 있기 때문에 반응을 하지 않는 것입니다.스티커가 붙어 있는 곳과 붙어 있지 않은 곳이 다른 것처럼 보였습니다.이렇게 염화구리 수용액과 알루미늄판이 반응하는 이유는 금속의 반응성 때문입니다.반응이 큰 알루미늄이 전자를 내고 이온화하려는 경향이 높습니다.따라서 알루미늄은 전자를 내어 수용액에 녹고(산화되고), 구리는 전자를 받아 짙은 색으로 표면에 석출하는(환원되는) 것입니다.오늘은 실험을 통해 알루미늄에 대해 생각했습니다.실험의 특성상 이해를 위해 아래 영상을 참고하여 주시기 바랍니다.[별별 실험실 시청]다음은 어떤 흥미로운 실험으로 찾아올지, 많이 기대해주세요~ 감사합니다.다음은 어떤 흥미로운 실험으로 찾아올지, 많이 기대해주세요~ 감사합니다.