차근 차근 따라해봅시다.
 
 
 
 
  왜 그럴까 생각해봅시다.
 

한 물질이 용매에 녹아들어 가는 과정을 용해, 녹아있던 용질이 용액을 빠져나와 고체로 되는 과정을 석출이라고 합니다. 용해와 석출은 서로 반대 과정입니다.
 
 

이 두 과정에서는 열이 들어가거나 나옵니다. 아래 동영상에서 염화칼슘이 몰에 녹아들어 가면서 용액의 온도가 증가하는 것을 보여줍니다. 녹아들어 가는 과정에서 열이 나왔고, 그 열을 용액이 흡수하여 온도가 올라가는 것입니다.
 

[비디오 출처: https://www.youtube.com/watch?v=tiVVA1WT8Ws]
 

만약 용해될 때 열이 들어갔다면, 고체로 석출될 때 그만큼의 열이 나옵니다. 반대로 녹일 때 열을 방출하였다면, 고체로 석출될 때 그만큼의 열이 흡수됩니다. 이 실험에서 만든 손난로는 이 열을 이용한 것입니다.

특정 물질은 일정 양의 물에 녹을 수 있는 최고의 양이 있습니다. 용해도라고 합니다. 용해도는 온도가 바뀌면 달라집니다.

아세트산나트륨이 물에 들어갈 때에는 열을 흡수합니다. 따라서 가열해주면 더 많은 양의 아세트산나트륨이 물에 녹아 들어가지요. 즉, 아세트산나트륨은 온도가 올라갈수록 용해도가 카집니다.

 

 

외출하기 전에 손난로를 물 중탕으로 섭씨 80도 이상으로 데웁니다. 이 과정이 바로 많은 양의 아세트산나트륨을 물에 녹이는 것입니다. 이 손난로를 가지고 외출하면 온도가 내려가겠지요. 그러면 용해도보다 많은 양의 아세트산나트륨이 녹아있는 것이니까 일부는 고체로 석출되어야 하지요. 녹아있는 아세트산나트륨이 다시 고체로 될 때에는 어떤 일이 일어날까요? 녹으면서 흡수한 열을 다시 밖으로 내어놓겠지요.

 

 

그런데 온도를 높여 많이 녹아 있던 용질이 온도가 낮아진다고 해서 금방 고체로 석출되지 않는 경우가 많습니다. 용해도보다 많은 양의 용질이 녹은 상태(과포화 상태)로 있을 때가 있습니다. 이때 여분의 용질을 고체로 석출시키기 위해서는 자극이 필요합니다. 아세트산나트륨 수용액인 손난로의 경우 용액과 함께 넣어준 금속판을 사용하여 자극을 줍니다. 금속판을 꺾는 충격에 의해 여분으로 녹아있던 아세트산나트륨이 한꺼번에 고체로 석출됩니다.

이렇게 한꺼번에 많은 양의 아세트산나트륨 고체가 석출되면 당연히 열도 많이 나겠지요. 그러면 수용액이 따끈따끈해집니다. 그러니까 손난로에서 나오는 열은 아세트산나트륨이 녹을 때 흡수한 열이 고체로 석출되면서 다시 방출되는 것입니다.

 
 

 

 

 

    열린 과학 자료실 홈     생생 실험실 목록