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종이기저귀의 비밀준비물 |
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실험과 관찰 |
1. 가위로 종이 기저귀를 자른다.-가운데를 자르거나 둘레를 자르거나 관계없습니다.
2. 종이 기저귀를 종이, 면 섬유 그리고 플라스틱 부분으로 분리한다. 3. 나누어 놓은 것을 모두 지퍼백에 넣고 흔들어 준다.
5. 지퍼 백을 열지 말고 작은 알갱이만 분리해낸다.
6. 세 개의 그릇에 분리 돤 알갱이를 차 스푼으로 한 스푼씩 넣는다.
7. 물, 소금물(가능한 진한 소금물), 식초 (가능한 진한 식초)를 20ml씩 준비한다. - 각 각에 색소를 넣어주면 관찰이 더 쉽습니다. 8. 알갱이가 들어있는 접시에 물, 소금물, 그리고 식초를 각각 넣어본다.
9. 물, 소금물, 식초에서 알갱이에 어떤 변화가 있는지 관찰한다. 10. 물을 넣어준 접시에 소금을 넣고 젓는다.
11.관찰한다. |
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왜 그럴까요? |
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종이 기저귀는 종이로 만든 기저귀이니까 종이가 물을 빨아들이는 게 아닌가요? |
종이 기저귀에서 뛰어난 흡수력을 발휘하는 것은 소디움 폴리아크릴레이트( sodium polyacrylate)라고 하는 물질의 작은 알갱이들입니다.
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소디움 폴리아크릴레이트? 이름이 너무 어려워요. |
이름을 외우려고 하지 마세요. 모노, 빠빠로 이렇게 우리가 부르는 친구 이름처럼, 한 물질의 이름이라고만 생각하면 되요.
소디움 '폴리'아크릴레이트는 작은 분자들이 아주 많이 연결되어 있는 고분자입니다.
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이 고분자 알갱이는 물을 얼마나 많이 흡수 할 수 있나요? |
순수한 물인 경우에는 알갱이 무게의 수 백 배나 되는 양이 흡수될 수 있어요. 하지만 소변은 알갱이 무게의 30-50배정도 밖에 흡수되지 못합니다.
이러한 고분자의 성질을 이해하려면 구조를 좀 더 자세히 살펴보아야 해요. 이 고분자의 구조는 다음과 같습니다.
구조가 복잡하므로, 중요한 부분만 남기고 나머지 부분은 생략합시다.
고분자의 구조를 보면 O-Na+라고 하는 것이 가지처럼 나와 있지요. 알갱이에 물이 들어가면 물분자와 O-Na+의 Na+가 자리를 바꾸게 됩니다. 그래서 Na+ 자리에 물이 붙습니다. 이것이 알갱이에 물이 흡수된 상태입니다.
그렇다면 왜 소변은 물보다 적개 흡수될까요? 식초나 소금물을 알갱이에 넣었을 때와 물을 넣었을 때를 비교해 보세요. 식초나 소금물을 넣었을 때는 알갱이의 모양이 완전히 없어지지 않았지요. 그런데 물을 넣었을 때는 어떤가요? 완전히 젤리와 같은 상태가 되었지요, 물을 완전히 흡수해서 그렇습니다. 식초나 소금물을 넣어주면 식초나 소금물 속에 있는 이온들(H+, Na+)과 물분자가 O-Na+의 O-에 붙으려고 서로 경쟁을 하기 때문에 흡수되는 물의 양이 적습니다. 소변에는 염분, 요소 및 기타 성분들이 많이 있어서 소금물이나 식초처럼 물과 경쟁하는 이온들이 많이 있습니다. 그래서 소변은 물보다 적게 흡수됩니다.
이렇게 알갱이가 흡수한 물은 물대신 결합할 수 있는 다른 것을 넣어주면 다시 분리시될 수 있지요. 예를 들어, 소금을 넣어주면 물을 분리시킬 수 있습니다. 소금은 물에 녹아 Na+와 Cl- 이온으로 있습니다. 물을 흡수한 고분자에 소금을 섞어주면 Na+ 이온이 물과 경쟁하여 물을 떼어내고 달라붙으므로, 물이 일부 분리됩니다.
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