CNI(화학동아리)

준비물
전구모양 용기, 컬러스톤, 물유리, 종이컵, 금속염(황산 제 2철,염화칼슘,질산니켈,염화코발트), 램프, 광섬유, EVA링, 양면테이프, 스틱, 따뜻한 물

실험 과정
1. 컬러스톤을 깨끗이 씻은 다음, 전구모양 용기에 컬러스톤을 넣어준다.
2. 물유리와 따뜻한 물을 담아 흔들어 섞는다.
3. 1~2회정도 스틱으로 황산 제 2철→염화칼슘→질산니켈→염화코발트 순으로 넣는다.
※ 염화칼슘은 늦게까지 자라니 조금만 넣는 것이 좋다.
4. 접착면 위 양면테이프를 뗀 후, 램프에 붙인다.
5. 광섬유를 3cm정도 잘라 LED에 꽂은 후 벌려서 전구모양 용기에 끼워 넣는다.
6. 용기속의 금속염들의 색깔과 모양이 어떻게 변하는지 관찰한다.

실험 결과
물유리 용액에 금속염을 넣으면 하단에 해초모양의 화학정원이 형성된다.

실험 원리
용기 속에 들어간 약품들이 나무가 자라는 것처럼 보이는 이유는 물과 화학약품이 반응하여 반투막과 삼투압이라는 화학 현상을 일으켜 생기는 것이다. 이러한 약품들을 금속염이라고 하며, 금속염이 물유리 용액과 섞이면 순간적으로 반응해서 금속염 표면에 또 다른 염을 만들게 되는데 이를 금속 규산염이라고 한다. 이 금속 규산염 결정은 반투막인데 물유리에 포함되어있는 물이 반투막을 통과해서 농도가 높은 금속염 안쪽으로 들어가게 되고, 이 반투막 내부에 물이 삼투하면 들어오는 물의 압력으로 반투막이 점점 부풀어 압력이 높아지다가 막의 제일 약한 곳이 터진다. 반투막은 윗부분의 압력이 작기 때문에 결정의 윗부분이 터지게 되는데, 터진 윗부분으로 나온 금속염이 다시 순간적으로 반응해 금속염이 계속 자랄 수 있게 되는 원리이다.

삼투 - 묽은 용액과 진한 용액이 반투과성막을 사이에 두고 있을 때, 농도가 더 진한 쪽으로 용매가 이동하는 현상이며, 이 때 발생하는 압력의 크기를 삼투압이라고 한다.
반투막 - 반투과성막이라고 하며 혼합물의 일부 성분은 통과시키지만 다른 성분은 통과시키지 못하는 막이다.