■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	석고 방향제			실험 원리	석고의 특징, 방향제, 확산
실험 시간	50분	실험 분야	화학, 생활과학	실험 방법	4인 1조, 조별실험
실험키트 구성	석고 가루, 올리브 리퀴드, 향 오일, 수성 색소, 투명컵, 나무스틱, 망사주머니, 실리콘 몰드(8구)
교사준비물	물			학생준비물	네임펜
실험 결과	학생 1인당 각자 만든 석고 방향제 1개를 망사주머니에 넣어 가지고 갑니다.
실험팁	TIP 1. 향 오일을 올리브 리퀴드와 먼저 골고루 섞은 후에 물과 섞습니다. 그렇지 않으면 유화되지 않은 오일 때문에 완성품에 얼룩이 질 수 있습니다. TIP 2. 석고를 방향제 용액과 섞으면 약 5분 후부터 굳기 시작합니다. 덩어리를 눌러 풀어주면서 섞습니다. 너무 빠르게 저으면 기포가 생겨 완성품에 구멍이 발생할 수 있습니다. 하지만 약간의 덩어리와 기포는 완성도에 크게 영향을 주지 않습니다. TIP 3. 마지막 석고 용액을 몰드에 부은지 30분~40분이 지나면 석고를 꺼낼 수 있습니다. 실험실 내의 환경에 따라 차이가 있으므로 바닥(곤충의 표면)을 손으로 눌러 확인한 후 꺼냅니다. TIP 4. 향은 2주 정도 지속이 됩니다. 환경에 따라 차이가 날 수 있으며, 향 오일을 떨어뜨리면 반영구적으로 재사용이 가능합니다.

석고 [石膏, gypsum, Gips]

황산칼슘의 광물, 공업, 의약 방면에서의 관용명(慣用名). 요업 원료, 공업 약품, 의약품 등의 하나이다. 그리스어의 ɣύψος에서 유래하고, 옛부터 구운 석고로서 사용되고 있다. 조성에 따라 결정 석고, 반수 석고(구운 석고), 무수 석고의 세 종류로 나누어진다. 반수 석고 이외에는 어느 것이나 천연품과 인공품이 있고, 그들의 관계는 아래의 표와 같다. 결정 석고만을 석고라고 하는 경우도 있다. 무수 석고 중에서 물을 작용시키면 경화해서 결정 석고로 되돌아가는 것을 가용성 무수 석고, 물을 가해도 돌아가지 않는 것을 사(死)석고라고 한다.

【역사】

석고의 사용은 상당히 오래 전부터 이루어졌고, 5000년 전에는 피라미드의 건축 재료로 사용되었다. 시멘트 혼합용으로는 1870년경 독일에서 사용이 시도되었다.

【산상ㆍ산지】

유럽 각지, 미국, 인도, 중국 등에서는 천연의 결정 석고, 무수 석고는 암염층에 부수해서 광대한 광상을 이루고 있고, 품질도 우량하다. 우리나라의 천연 석고의 성인은 주로 석회석과 황산분을 포함한 뜨거운 물과의 작용에 의한 것이다. 결정 석고 중 무색 투명하고 깨끗한 판모양 결정을 이루는 것을 투(透)석고, 순백의 미세한 결정 덩어리 모양 집합물을 알라바스터, 섬유 모양의 결정이 다발이 되어 생성된 것을 섬유 석고라고 부른다. 잎조각 모양, 흙 모양, 입자 모양으로도 산출된다.

【조성】

CaSO4ㆍ2H2O.

【성분】

천연 결정 석고의 분석 예 : H2O(결정수) 18.4~20.8, SiO2 0~1, Al2O3＋Fe2O3 0~0.3, CaO 32.1~39.9, MgO 0~1, SO3 41.1~54.8%. 국내산의 석고 품위는 대체로 SO3 30~38% 정도.

【제법】

화학 석고는 칼슘 함유물, 황산근 함유물을 여러 가지 형식으로 공존시킨 경우에 합성 또는 부차 생성에 의해 만들어진 것이다(⇀ 화학 석고). 반수 석고는 결정 석고를 소성하여 만든다(⇀ 구운 석고).

【결정학적 성질】

단사 결정계. a : b : c＝0.3722 : 1 : 0.4124, β 113°50.5', 공간군 C2/c, a0 5.67, b0 15.15, c0 6.28kX, β 113°50'. 단위 격자 속의 화학식 수 4. 쌍결정 : (100)면에 접합하여 소위 제비 꼬리형의 쌍결정을 만든다. 또 의 면에도 접합 쌍결정을 만들어 나비형, 하트형을 나타낸다. 등의 면을 갖는 (010)에 사방 판모양의 결정이 가장 많다. 쪼개짐 : (010)에 완전, (100)에 양호. 유연성이 있다. 경도 2. d 2.317. 무색 투명, 때로는 백회, 황색을 나타낸다. 조흔 : 백색. 광학성 : 2축성, 양(＋). Y＝b, Z∧c ＋51°52'. 2V는 온도가 높아짐에 따라 감소하고, 91℃에서는 0이 된다. 12℃에서의 굴절률은 NX 1.5207, NY 1.5230, NZ 1.5299. r>v, 강하다.

【성상】

다음과 같은 열변화를 나타낸다.

반수 석고 속에는 또 α, β의 변형태가 있다(⇀ 구운 석고). 구운 석고는 다음 식의 우변으로의 반응을 이용해 만들어진다.

구운 석고를 물로 개면 경화하는 기구는 이 역반응, 즉 좌변으로의 변화이다. 석고를 점토, 코크스와 함께 고온으로 소성하면 분해해서 황산 가스를 생성하고, 이것으로 황산을 만들 수 있다. 수분의 존재에서 암모니아, 이산화탄소를 작용시키면 용해도 관계로 분해해서 탄산칼슘으로 전화하고, 황산근이 녹아나온다. 이 성질은 황산암모늄 제법의 하나로 이용되고 있다. 다른 황산염류, 요소와 각각 겹염을 만드는 성질이 있다. 폐관에서 가열, 탈수하면 불투명 백색으로 변한다. 물에 조금 녹는다. 염산에 용해.

【용도】

1) 포틀랜드 시멘트의 응결 지완제. 시멘트에 2~3% 혼합한다. 세계 각국에서 널리 사용된다.

2) 결정 석고는 구운 석고의 원료가 된다. 구운 석고는 석고 플라스터용, 석고 보드용, 도자기 성형 거푸집용, 미술 공예용(국방에서는 일정한 고결 시험을 규정하고 있고, 기밀 용기에 저장한다).

3) 무수 석고 플라스터 제조용(천연 무수 석고, 사소(死燒) 석고).

4) 니켈 제련의 부원료. 황분 공급원으로 사용한다.

5) 석고법 황산암모늄의 원료.

6) 황산 제조 원료(유럽에서 행해진다).

7) 고무, 종이 등의 충전제.

8) 두부의 응고제.

9) 무색 투명하고 순수한 아름다운 결정은 광학 기계의 특수 부품으로 사용된다.

10) 체질 안료.

11) 의약품 : 6국 기재 CaSO4ㆍ0.5H2O(구운 석고), 2국 기재 CaSO4ㆍ2H2O(석고)의 조성. 골절 등의 깁스 붕대, 치과 보철 재료, 해열제, 갈증 해소제로 특히 한방 의학에서 중시된다. 용량 하루 10~30g(약초를 달여낸 물약).

확산 [擴散, diffusion]

밀도 차이나 농도 차이에 의해 물질을 이루고 있는 입자들이 농도(밀도)가 높은 쪽에서 농도(밀도)가 낮은 쪽으로 액체나 기체 속으로 분자가 퍼져 나가는 현상을 말한다.

【픽의 확산법칙, Fick’s laws of diffusion】

픽의 제1법칙은 입자의 확산 유량과 입자의 밀도의 변화량과의 관계를 기술한 법칙이다. 계의 부피가 일정하다는 조건 아래, 확산 유량(영어: diffusion flux) 는 밀도 의 기울기와 비례하며, 그 비례 상수 를 확산 상수(영어: diffusion coefficient)라고 한다.

확산 상수의 단위는 [길이]2 · [시간]−1이다.