마술 그림

20    년    월    일     요일   시간 :                날 씨 :            장   소 :

학 교   학년   반    번   이  름 :

1. 그림의 색이 변하는 잉크를 본 적이 있나요?

2. 말랐을 때와 물에 젖었을 때 색이 다르게 나타나는 물질에는 어떤 것이 있을까요?

염화코발트, 도화지, 분홍도화지, 면봉, 나무스틱, 색종이, 종이컵, 스프레이, 액자틀

가위, 풀, 연필, 드라이어

1. 염화코발트를 관찰하여 봅시다. 색깔은 어떤가요? 모양은 어떤가요?

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2. 종이컵에 염화코발트와 물10ml을 넣고 완전히 녹을 때 까지 저어줍니다.

염화코발트 용액은 무슨 색인가요?________________________

3. 염화코발트 용액을 면봉에 찍어서 도화지에 글씨와 그림을 그려봅니다.

4. 글씨와 그림을 드라이어로 말리면서 색을 관찰하여 봅시다.

글씨와 그림의 색이 어떻게 변하나요? __________________________

5. 마른 그림이나 글씨 위에 스프레이로 물을 뿌려보세요.

글씨와 그림의 색이 어떻게 변하나요? __________________________

6. 새로운 도화지에 멋진 글씨나 그림을 그려 액자틀에 넣고 장식하여 줍니다.

(액자크기 18cm× 25cm, 그림크기 13cm× 20cm)

색종이를 오려 예쁘게 붙이거나, 사인펜, 색연필 등으로 꾸며주세요.

1. 염화코발트 용액이 옷에 묻으면 물이 들 수 있습니다. 물로 빨리 세척하여주세요.

2. 말릴 때 드라이어나 선풍기를 사용하면 더 빨리 결과를 볼 수 있습니다.

1. 물을 함유하고 있는 물질과 물을 함유하고 있지 않은 물질을 무엇이라 부를까요?

2. 염화코발트 용액으로 그린 그림이 젖었을 때와 말랐을 때 나타나는 색이 다른 이유는 무엇일까요?

염화코발트의 결정을 관찰하면 진한 자주색을 띠고 있습니다. 이 결정은 마른 듯 보이지만 물을 함유하고 있어 자주색으로 보이는 것입니다. 염화코발트라는 물질은 물을 함유하지 않을 때는 파란색으로 보이게 됩니다. 이 성질을 이용하여 염화코발트 테스트지를 만들어 냈는데, 이 테스트지는 수분을 검출하고자 할 때 사용합니다. 수분이 있으면 자주(분홍), 수분이 없으면 파란색을 띠게 되지요.

이번 실험에서, 염화코발트 용액으로 쓴 그림은 자주(분홍)색으로 보이고, 완전히 마르면 물이 날아가고 순수한 염화코발트만 남아 파란색 그림으로 바뀌는 마술을 볼 수 있는 것입니다.

아마도 액자에 넣어 집에 걸어놓으면, 여름 장마철이나 비가 오는 날은 분홍색그림이, 겨울 건조한 날씨에는 파란색그림이 나타날 것입니다.

이렇게 물을 함유하고 있는 물질은 수화물(水化物)이라 부르고, 물 입자의 개수에 따라 1수화물(물분자 1개), 5수화물(물분자 5개) 등으로 부릅니다.

물을 함유하고 있지 않은 물질은 무수물(無水物, =무수화물)이라 부르고 대부분 덩어리이거나 가루 형태로 되어 있지요.

오늘 실험에 사용한 염화코발트의 정식 명칭은 ‘염화코발트육수화물’ 이라고 부른답니다.

염화코발트로 잉크를 만들어서 그림을 그려 보고, 그림의 색이 변하는 것을 관찰하면서 마술 글씨 속에 숨겨진 화학반응을 알아봅시다.

■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	마술그림			실험 원리	수화물과 무수물의 이해
실험 시간	40분	실험 분야	화학	실험 방법	개별 실험
세트구성물	염화코발트, 도화지, 면봉, 나무스틱, 색종이, 종이컵, 스프레이, 액자틀
교사준비물	드라이어			학생준비물	가위, 풀, 연필
실험 결과	마술그림 1작품 가지고 갈 수 있습니다.
실험팁	TIP 1. 염화코발트용액이 옷에 묻지 않도록 지도하세요. 묻은 경우 물로 빨리 씻어내면 얼룩이 남지 않습니다. TIP 2. 그림이나 글씨를 말릴 때 드라이어나 선풍기를 이용하면 시간을 단축할 수 있습니다. TIP 3. 여름의 장마철이나 실내에 습도가 높은 경우 선풍기나 바람으로만 말리면 붉은색에서 푸른색으로의 변화가 나타나지 않을 수 있습니다. 습도가 높은 경우, 반드시 드라이어의 더운바람으로 말리거나 다리미로 다려서 완전히 말려주세요. TIP 4. 액자크기 18cm× 25cm, 그림크기 13cm× 20cm 에 맞추어 완성그림을 그리도록 지도하여주세요.

[생각해보기]

1) 그림의 색이 변하는 잉크를 본 적이 있나요?

덧칠하면 변하는 잉크 등을 본적이 있을 것입니다. 자유롭게 생각하도록 하세요.

2) 말랐을 때와 물에 젖었을 때 색이 다르게 나타나는 물질에는 어떤 것이 있을까요?

스폰지, 종이 등은 젖었을 때 색이 더 진하게 나타나는 성질이 있습니다. 다만 이것은 빛의 반사 때문이지 수화물과 무수물 때문은 아닙니다.

[ 확인 학습 ]

1. 물을 함유하고 있는 물질과 물을 함유하고 있지 않은 물질을 무엇이라 부를까요?

수화물과 무수물(무수화물) 로 부릅니다.

2. 염화코발트 용액으로 그린 그림이 젖었을 때와 말랐을 때 나타나는 색이 다른 이유는 무엇일까요?

염화코발트는 수화물일 때 자주색, 무수물일 때 파란색을 띠는 특성을 가지고 있기 때문입니다.

수화물 [水化物, hydrate]

물이 다른 화합물에 결합하여 생긴 화합물.

함수화물이라고도 한다. 또한, 단순히 수화(水和)한 화합물, 즉 수화물도 같은 뜻으로 쓰이기도 한다. 가장 흔히 볼 수 있는 것은 염류의 수화물인데, 함수염이라고도 하며, 결정(結晶)탄산나트륨 Na2CO3·10H2O, 염화마그네슘육수염 MgCl2·6H2O, 황산구리오수염 CuSO4·5H2O 등이 그 예이다.

이 밖에 황산일수화물 H2SO4·H2O, 수산화바륨팔수화물 Ba(OH)2·8H2O 또는 산화철수화물 Fe2O3·nH2O 등 그 예는 많고, 분자 형태로 물이 함유되어 있는 화합물을 모두 이렇게 말한다. 또, 물과의 사이에 화학적인 결합력이 없는 Kr·6H2O나 Cl2·6H2O와 같은 내포(內包)화합물인 경우도 수화물이라고 하는 경우가 있다. 일반적으로 이들 화합물이 결정일 때에 함유되어 있는 물을 결정수(結晶水)라고 한다.

무수물 [無水物, anhydride]

화합물에서 물분자가 빠져나간 형태의 것.

무기(無機)화합물에서는 무수염 ·무수산화물 등이 있다. 예를 들면, 탄산나트륨 10수화염(세탁소다) Na2CO3·10H2O로부터 결정수가 빠진 탄산나트륨 Na2CO3이나, 황산구리 5수화염 CuSO4·5H2O에서 결정수가 빠진 황산구리 CuSO4 등은 무수염이다.

산무수물에는 알칼리금속·알칼리토금속 등의 산화물과 같이 물과 반응하여 염기를 만드는 염기성 산화물과, 질소·인·황·염소 등 비금속원소의 산화물에서와 같이 물과 반응하여 산을 만드는 산성 산화물이 있다.

전자(前者)의 경우에는 Na2O + H2O → 2NaOH CaO+H2O- j Ca(OH)2 후자의 경우에는

N2O6 + H2O → 2HNO3 SO3 + H2O → H2SO4 등이 있는데, 이들을 각각 염기성 무수물, 산성 무수물이라고도 한다. 유기화합물에 있어서는 카르복시산무수물과 술폰산무수물 등이 있다.

예를 들면, 아세트산무수물 ［(CH3CO)2O］은 아세트산 (CH3COOH)의 무수물이다. 2CH3COOH·H2O → (CH3CO)2O 한편, 알코올 속에 수분이 들어 있지 않다고 하는 뜻인 알코올무수물 등은 무수물로서 취급하지 않는 것이 통례이다.