▶학습주제

-물리 변화와 화학 변화의 차이 알기

-분해와 화합 이해하기

-고분자화합물 개념 알기

▶실험 주의사항

- 폴리우레탄 P용액과 M용액은 온라인 과학사에서 구입 가능.

- P·M용액을 1:1 비율로 넣을 것.

- P·M용액에 각각 다른 스포이트 사용.

-반응 후 완전히 굳을 때까지 만지지 말것.

-용액을 마시거나 입에 대지 말 것.


지구 상에 존재하는 물질은 주변 환경에 영향을 받고, 이를 통해 변화가 일어나기도 한다. 이러한 물질의 변화에는 '물리적 변화'와 '화학적 변화'가 있다. 물리적 변화는 물질이 원자나 분자 조성의 변화 없이 고유의 성질을 유지하면서 그 상태만 변화하는 현상을 말한다. 물체의 운동, 증발, 응고 현상 등이 있다.

반면 화학적 변화는 물질이 그 자신 또는 다른 물질과 상호작용을 일으켜 본래의 성질과는 전혀 다른 새로운 물질로 변하는 현상이다. 산성 용액과 염기성 용액이 반응해 물과 염이라는 새로운 물질을 만들어내는 중화 반응이나 물질이 빛과 열을 내면서 타는 연소 등이 그 예이다. 폴리우레탄 용액으로 셰이크 모형을 만들어 보자.

실험에 사용된 폴리우레탄은 열경화성 플라스틱의 하나로, 일종의 고분자 화합물이다. 고분자 화합물은 분자량이 대략 1만 이상인 화합물을 말하며 고중합체(高重合體)라고도 한다. 우리 주변에서 흔히 접할 수 있다. 녹말, 섬유소, 단백질, 고무 등도 일종의 고분자 화합물이다. 또 합성 고무, 나일론·테트론 등의 합성 섬유, 베이클라이트·폴리염화비닐(PVC)·폴리에틸렌·스티로폼 등의 합성수지를 포함하는 인공물질도 대표적인 고분자 화합물이다.

실험에서 폴리우레탄폼 P용액과 M용액을 섞고 잠시 기다리면 컵 속의 용액이 점점 부풀어 올라 컵 밖으로 넘치는 것을 볼 수 있다. 이는 두 용액이 섞이면서 이산화탄소가 발생하기 때문으로 거품과 함께 원래 부피의 20~100배까지 커진다.

단단해지기 전에 장식물을 끼워야 하기 때문에 두 용액을 섞은 뒤 거품이 컵의 절반가량 부풀어 올랐을 때 빨대를 끼운다. 색깔이 있는 모형을 만들고 싶다면 두 용액을 섞은 뒤 색소를 몇 방울 넣고 저어주면 된다. 반응이 일어나는 동안 컵 주변에 손을 가져가 보면(반응 중인 용액에는 절대 손을 대지 말 것!) 따뜻함을 느낄 수 있다. 이는 두 용액의 반응이 열을 발생하는 발열 반응이기 때문이다.

반응이 완전히 끝난 뒤 표면을 살짝 만져보면 딱딱한 것을 알 수 있다. 이는 폴리우레탄 폼 중에서도 단단하고 굳은 성질을 갖는 경질 폴리우레탄 폼으로 단열성, 경량성, 완충성이 뛰어나 단열재나 방음재로 사용된다. 유기현 과학칼럼니스트


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