[과학실험] 투명한 물이 역류하면서 빨간 분수가!!!

안녕하세요! 오늘은 눈이 즐거워지는 과학 실험, '암모니아 분수 실험'을 소개해 보려고 합니다. 투명했던 물이 갑자기 붉은색 분수로 솟구치는 모습은 언제 봐도 신기한데요.

이 실험 속에 숨겨진 기체의 용해도와 기압의 비밀, 지금부터 쉽고 자세하게 알아볼까요?

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1. 실험 준비물

실험을 시작하기 전, 아래 재료들을 준비해 주세요. (암모니아는 냄새가 강하므로 환기가 잘 되는 곳에서 진행하는 것, 잊지 마세요!)

• 둥근 바닥 플라스크 (암모니아 기체를 채울 용도)
• 스포이트
• 고무마개 (구멍이 두 개 뚫린 것)
• 유리관 및 고무관
• 비커 (물과 페놀프탈레인 용액을 담을 용도)
• 암모니아수
• 페놀프탈레인 용액

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2. 암모니아 분수 실험 방법

1. 기체 모으기: 암모니아수를 가열하거나 가만히 두어 발생하는 암모니아 기체를 둥근 바닥 플라스크에 가득 채웁니다. (암모니아는 공기보다 가벼우므로 입구를 아래로 향하게 하는 '상방 치환' 방식을 사용합니다.)
2. 장치 조립: 플라스크 입구를 고무마개로 막고, 한쪽 구멍에는 물을 채운 스포이트를, 다른 쪽에는 비커와 연결된 긴 유리관을 끼웁니다.
3. 실험 시작: 스포이트를 눌러 플라스크 안으로 물을 한두 방울 떨어뜨립니다.
4. 관찰: 비커 속의 물이 유리관을 타고 힘차게 솟구치며 붉은색 분수를 만드는 것을 관찰합니다.

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3. 왜 분수가 만들어질까요? (실험 원리)

이 실험의 핵심 키워드는 '용해도'와 '기압 차이'입니다.

① 암모니아의 엄청난 용해도

암모니아 기체는 물에 굉장히 잘 녹는 성질을 가지고 있습니다. 스포이트로 물 한 방울을 떨어뜨리는 순간, 플라스크 안을 가득 채우고 있던 암모니아 기체가 순식간에 그 물속으로 녹아 들어갑니다.

② 플라스크 내부 기압의 하강

기체가 액체(물)에 녹아버리면 플라스크 내부의 기체 분자 수가 급격히 줄어들게 됩니다. 그러면 플라스크 안의 기압이 외부 대기압보다 훨씬 낮아지게(진공 상태에 가까워짐) 됩니다.

③ 기압 차에 의한 분수 현상

외부의 대기압이 비커의 물 표면을 누르고 있기 때문에, 기압이 낮아진 플라스크 안으로 물이 빨려 올라가게 됩니다. 이 힘이 강력해서 마치 분수처럼 솟구치는 것이죠.

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4. 왜 색깔이 붉게 변하나요?

비커의 물에는 페놀프탈레인 용액이 섞여 있습니다. 페놀프탈레인은 산성이나 중성에서는 무색이지만, 염기성을 만나면 붉은색으로 변하는 지시약입니다.

암모니아 기체가 물에 녹으면 암모니아수(NH4OH)라는 염기성 용액이 되기 때문에, 투명했던 물이 플라스크에 닿는 순간 선명한 붉은색으로 변하게 되는 것입니다.

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💡 실험 성공을 위한 꿀팁!

• 기체 밀폐: 플라스크 안에 암모니아 기체가 가득 차 있지 않거나 외부 공기가 새어 들어오면 분수가 약할 수 있습니다. 고무마개를 꽉 닫아주세요.
• 건조한 플라스크: 플라스크 내부에 미리 물기가 있으면 기체가 미리 녹아버릴 수 있으니 바짝 마른 플라스크를 사용하는 것이 좋습니다.
• 안전 주의: 암모니아는 자극성이 강하므로 반드시 보안경과 장갑을 착용하고, 실험 후에는 충분히 환기해 주세요.

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마치며

암모니아 분수 실험은 기체의 성질을 시각적으로 이해하기에 가장 좋은 실험 중 하나입니다. 중등 과학 수행평가나 과학의 달 행사에서도 인기 만점이죠!

오늘 포스팅이 여러분의 과학 탐구에 도움이 되었길 바랍니다. 궁금한 점은 댓글로 남겨주세요!

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