화학정원 결과 A+

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목차

1. Date
2. Title
3. Objective
4. Reagents & Apparatus
5. Theory
6. Procedure
7. Caution
8. Results
9. Discussion
10. References

본문내용

a. 화학정원
다양한 색깔의 금속 염 결정들을 비커에 있는 규산 나트륨 수용액에 넣으면 금속 염이 변화하여 커다란 나무 같은 성장물이 결정으로부터 뻗어 나온다. 이 모습이 꽃밭 같다 하여 화학 정원이라 한다. 화학정원은 삼투압과 불용성 반투막과 연관이 있다.

b.
• 반투막: 용매의 이동은 가능하지만, 용질의 이동은 불가능한 막. Ex) 세포막
• 삼투 현상: 농도가 서로 다른 용액 사이, 반투막을 통해 용매 분자가 농도가 낮은 용액에서 농도가 높은 용액으로 선택적으로 이동하는 현상
=> 농도가 높은 막 안쪽으로 물이 이동하여 진한 용액을 묽게 한다.
• 삼투압: 삼투 현상을 멈추게 하는 데 필요한 압력
(삼투압 = 용액의 물 농도 • 기체상수 • 절대온도)

c. 화학정원의 원리
1) 금속 염(MX)이 규산 나트륨 용액에 가해지면 염 결정은 물에 녹고 규산 나트륨과 반응하여 금속 염 주위에 반투막( M〖SiO〗_3 (s))을 형성한다.
MX(aq)+ 〖Na〗_2 〖SiO〗_3 (aq) →M〖SiO〗_3 (s)+ 〖Na〗_2 X(aq)
2) 금속 염 용액이 규소 나트륨 용액보다 농도가 진하므로 삼투 현상에 의해 물이 반투막 안으로 이동한다.
3) 삼투압이 커지면서 반투막의 윗부분이 터지게 된다.
4) 막 안의 금속 염 용액이 흘러나오면서 다시 금속 염이 규산 나트륨과 반응하여 반투막을 형성한다.
5) 이 과정은 반투막 내부와 외부의 농도가 같아질 때까지 반복되며, 정원의 결정 나무가 위로 자라난다.

d. 삼투 현상의 예
1. 물과 무기 양분의 이동
흙 속의 저농도 수분이 고농도의 뿌리세포 속으로 스며듦으로써 식물이 물을 흡수할 수 있다. 따라서 토양에 너무 많은 비료를 주면, 흙의 농도가 더 높아지게 되고 물은 뿌리에서 토양으로 이동하여 식물이 시들게 된다.
2. 등장액, 고장액, 저장액
삼투압 차이에 따라 세포 내부와 외부 사이에 물의 이동이 발생한다.

참고 자료

동국대학교 화학과 화학실험실 편저, [일반화학실험], 녹문당, 2020년도, 111쪽~113쪽
John E. McMurry • Robert C. Fay, [일반화학 Atoms First 제 2판], 자유아카데미, 2014년도, 245쪽~246쪽
생명과학대사전, 고장액
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=430250&cid=60261&categoryId=60261
Basic 고교생을 위한 생물 용어사전, 저장액
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=941846&cid=47339&categoryId=47339
화학대사전, 치환
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2310409&cid=60227&categoryId=60227
화학백과, 용해도
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5663120&cid=62802&categoryId=62802
화학산책, 염과 용해도
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3576696&cid=58949&categoryId=58983
화학대사전, 물유리
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2287502&cid=60227&categoryId=60227
두산백과, 규산나트륨
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1068572&cid=40942&categoryId=32267