일반화학실험 | 간단한 유리세공

 

 

 

TIP

 

 

1. 실험에서 쓰이는 간단한 장치 중 하나인 유리관을 원하는 모양으로 스스로 만들어서 사용 할 수 있도록 실습한다.
2. 유리관의 자르기, 굽히기, 뽑기등을 이용하여 실험에 필요한 여러 가지 모양의 유리관을 만든다.
3. 유리 실험기구는 화학 실험에서 중요하게 쓰이는 기본 소도구이며 유리는 실험에서 가장 적은 비용으로 손쉽게 사용된다. 따라서, 본 실험에서는 유리를 이용해 간단한 유리 실험기구를 만드는 법을 실습한다.

 

 

 

고체는 구성하는 원자나 이온의 배열이 규칙성을 소유하기 때문에 결정체라 하지만 유리는 겉으로는 단단한 고체 상태이면서도 내부적으로는 액체의 구조처럼 원자나 이온의 배열이 불규칙한 물질이기 때문에 비결정체 또는 비정질체라 한다. 그렇기 때문에 녹는점이 일정하지 않고 가열하면 물렁물렁해져서 성형을 하거나 구부릴 수 있다.

 

유리의 구조에는 구멍이 있어 고온이 되어 원자가 크게 진동하여도, 이 구멍이 쿠션과 같은 역할을 하여 잘 깨어지지 않는다. 그러나 소다석회유리와 같이 성형이나 가공에 편리하도록 알칼리를 섞으면, 알칼리이온이 용해되어 이 구멍 속으로 들어간다. 이 때문에 고온이 되어 원자가 크게 진동하기 시작해도 구멍이 쿠션으로 작용하지 못하므로, 원자 사이의 거리가 넓어지는데, 이것이 바로 열팽창이다.

 

결정의 경우에서도 원자가 밀접히 결합하여 구멍이 없는 것은 열팽창이 크고, 구멍이 있는 것은 열팽창의 정도가 낮다. 유리는 다른 고체들에 비하여 열팽창 계수가 작은데 이것이 유리관을 구부리는 데에 필요한 원리이다. 즉, 실리카가 주성분인 유리는 완전한 결정형 고체가 아니고 녹는점도 확실하지 않다. 유리는 반응성이 매우 낮아서 대부분의 화합물과 반응하지 않는 특성을 가지고 있다. 또한 유리를가열하면 물렁물렁하게 되어서 모양을 쉽게 변화시킬 수 있고, 냉각시키면 다시 딱딱하게 되기 때문에 실험에 필요한 기구를 만드는 데에 많이 사용된다.

 

 

고체의 종류

1. 결정성 고체 : 원자, 분자, 이온 등이 특별한 모양으로 견고하고 넓은 규칙성을 가진 고체. 설질의 파악이 용이하고, 일정한 온도와 압력상의 변화가 가능하다.

 

2. 비결정성 고체 : 구조가 결정화되어 있지 않은 고체, 무정형 고체라고도 한다. 원자들이 규칙적인 3차원 배열을 하지 않는다. 그리고, 비결정성 고체는 녹는점이 없다(넓은 온도 범위에서 점차 액체로 변한다.)

 

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실험 방법

1. 가스 토치(가스버너)

1) 버너는 연료와 공기를 혼합조절 할 수 있는 조절기가 필요하다. 버너를 고무관과 같은 것으로 가스 출구와 연결하고 버너내의 가스 밸브를 열고 점화시킨 다음 적절히 공기와 가스의 양을 조절하여 사용하여야 한다.

 

2) 실험할 때 부탄가스에 토치를 연결하였다. 토치에 달려있는 밸브를 시계방향(오른쪽)으로 돌리면 점화가 되지 않고, 반시계방향(왼쪽)으로 돌리면 점화가 된다. 밸브를 반시계방향으로 돌린 후 라이터로 불을 붙이면 버너에 불을 붙일 수 있다.

 

2. 유리관 자르는 법

1) 유리관을 평평한 실험대에 놓고 쇠 칼로 한번에 깊은 흠집을 낸다.

 

2) 흠집의 반대쪽에 두 엄지 손가락을 대고 유리관을 바깥쪽으로 구부리면서 빠르게 양쪽으로 잡아 당긴다.

 

3) 잘라진 유리관의 날카로운 부분을 불꽃으로 둥글게 만들어 준다.

 

3. 불에 달구어 무디게 하는 방법

1) 유리관이나 유리막대는 끝이 날카로워서 손이나 고무관을 상하게 하므로 이러한 일이 일어나지 않도록 끝을 불에 달구어 무디게 하여야 한다. 그 방법은 유리관이나 유리봉을 불에 넣어 돌리면서 균일하게 가열하면 된다.

 

4. 유리관 구부리는 법

1) 가스버너를 공기의 양을 조절하여 불꽃이 청색으로 되도록 한다.

 

2) 줄을 이용하여 긴 유리관을 한 뼘 반 정도로 자른 후, 자른 유리관을 수평으로 쥐고 엷은 청색 불꽃 바로

 

3) 위에서 돌리면서 구부리려는 부분의 좌우까지 균일하게 가열되도록 한다.

 

4) 유리관이 물러지면 불꽃에서 꺼내어서 90° 혹은 120° 로 각각 구부린다.(알코올 램프나 약한 가스 불꽃

을 사용할 때에는 유리관을 불꽃 속에서 꺼내지 말고, 가열하면서 구부리면 좋다.)

 

5. 유리관 뽑기

1) 유리관을 버너 불꽃으로 충분히 가열한 뒤 유리관을 불꽃에서 꺼낸다

 

2) 뜨거운 유리관을 몇 초 동안 돌린 후 가볍게 잡아 당기면 유리관이 가늘게 늘어난다.

 

3) 석면판 위에 놓고 충분히 식힌 뒤 가운데를 잘라서 불꽃으로 처리하여 날카로운 부분을 둥글게 만들어서 사용한다.

 

6. 뾰족한 피펫(1㎖에 100방울 이상이 되는 micropipette) 만들기

1) 불꽃에 유리관을 넣어서 균일하게 돌린다.

 

2) 충분히 물러지면 꺼내어 필요한 직경이 될 때까지 두 손으로 잡아 뽑는다.

 

3) 완전히 식혀 적당한 길이로 잘라 피펫의 입구 부분을 만든다.

 

4) 가볍게 불에 대거나 줄로 다듬어 무디게 한다.

 

5) 반대쪽은 고무꼭지를 끼울 귀를 만들기 위해 중간 불꽃에 가열하여 무르게 한다.

 

6) 가열된 쪽에 핀셋을 끼워 돌려서 끝부분을 좀 벌린 후 석면판에 눌러서 고무 꼭지가 걸릴 수 있도록 한다.

 

7) 메스실린더로 1㎖를 재어 따른 후 만들어진 피펫으로 100방울 이상 되는지를 확인한다.

 

 

 

[일반화학실험]간단한 유리세공 레포트