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실험을 하기 위해 필요한 배경지식

1) 나프탈렌 (C6H8)

나프탈렌은 두 개의 벤젠고리가 융합된 구조로 되어 있으며, 벤젠계열의 여러 고리 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbon)로 분류된다. 녹는점 80.5℃, 끓는점 218.0℃, 비중 d19=1.1517으로 승화하기 쉽다. 석탄타르에서 얻으며 승화성, 방충성이 있는 흰색 고체이다. 특유의 냄새가 나지만 물에 녹지 않는다.

나프탈렌은 무수 프탈산(phthalic anhydride) 제조에 많이 사용되었으나, 최근에는 오쏘-자일렌(ortho-xylene)으로 대체되었다. 나프탈렌은 좀약이나 살충제로도 사용되었으나, 최근에는 독성 문제가 개선된 파라-다이클로로벤젠(p-dichlorobenzene) 등 염화 화합물의 등장으로 사용이 감소하였다. 계면활성제, 수지, 염료 중간체 생산에도 사용된다. 합성 수지, 셀룰로이드, 검댕, 무연 가루의 원료로도 사용된다.

오랜 시간 나프탈렌에 노출되면 간과 신경계에 손상을 주며, 백내장, 망막 출혈의 원인이 되기도 한다. 특히 산모가 방충제의 나프탈렌 냄새를 장기간 맡거나 흡입하면 용혈성 빈혈이 있는 신생아가 태어난다고 알려져 있다. 발암 가능 물질로 알려져 있으며, 후두암과 대장암 발병과 관련이 있다고 알려져 있다

2) 승화성

승화란 물질의 상태변화에서 고체가 액체 상태를 거치지 않고 직접 기체로 변하거나 기체가 직접 고체로 변하는 현상이다. 화장실 한쪽 구석에서 진한 냄새를 풍기며 조금씩 줄어들고 있는 나프탈렌을 본 적이 있을 것이다. 그 이유는 대부분의 물질이 열을 얻어 온도가 올라가면 고체, 액체, 기체로의 순차적인 상태변화가 일어나는 것에 반해 나프탈렌은 결합력이 무척 약한 분자결정을 이루고 있어 상온(常溫, 보통의 온도: 25℃)의 조건에서 바로 기체로 변화하기 때문이다. 나프탈렌은 고체에서 기체로 또는 기체에서 고체로 변하는 대표적인 승화성 물질이다.

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준비물 : 둥근 플라스크, 고체 나프탈렌, 비커 (500ml, 250ml), 차가운 물, 가열 도구
실험과정 :
                 1. 준비된 500ml 비커에 물을 넣고 그 안에 나프탈렌이 담긴 250ml 비커를 넣는다.
                     (중탕을 하는 이유 : 나프탈렌이 터지는 것을 방지하기 위해)
                 2. 가열이 되기까지 기다린 후 차가운 물이 담긴 둥근 플라스크를 갖다 댄다.
                 3. 잠시 기다린 뒤 둥근 플라스크를 식히면 나프탈렌 결정이 생긴다.


결과 : 나프탈렌이 증발하면서 차가운 물이 담긴 둥근 플라스크의 표면에 결정이 생긴다.

그건 바로 분자들이 승화, 고체에서 기체로 상태 변화하면서 재배열되는데, 이때 규칙적인 패턴을 나타내기 때문입니다.

그리고 실험을 하면서 주의해야 할 점은 나프탈렌은 불이 잘 붙으니 조심하셔야 합니다.

실험 원리를 간단하게 정리하자면 나프탈렌을 물 중탕하면 나프탈렌은 액체를 거치지 않고 바로 기체로 변화합니다. 나프탈렌 기체가 차가운 물이 담긴 비커를 만나면 고체인 결정으로 변하게 됩니다.