일반화학실험 | 무기안료의 합성

 

 

 

TIP

 

 

1. 안료로 사용되는 무기 화합물을 합성하여 그 특성과 응용에 대하여 알아본다.
2. 안료로 사용되는 착화합물을 합성하고, 이들을 우유에서 분리한 카세인과 함께 혼합해서 그림물감을 만들어 본다.

 

 

 

전이금속을 이용하여 안료로 사용되는 몇 가지 착화합물을 합성한 후 우유에서 분리한 카세인과 혼합해서 물감을 만들어 본다. 보석류와 같은 무기물질이 색깔을 나타내는 것은 미량의 불순물로 들어 있는 전이금속이온 때문이다. 본 실험은 전이금속이 어떻게 다양한 색깔을 나타내는지도 확인할 수 있는 실험이다.

 

색깔이 짙은 무기화합물은 페인트나 물감의 색깔을 나타내는 무기안료로 많이 사용된다. 안료는 액체 또는 고체 결합제와 혼합하여 사용함으로써, 안료로 사용하는 재질의 색깔을 바꾸어 주거나 보호해 주는 역할을 한다. 안료로 사용되는 화합물이 빛을 흡수하면 보색에 해당하는 색깔이 나타나게 된다. 또한 안료와 결합제의 굴절률 차이 때문에 나타나는 산란현상으로 외부에서 쪼여지는 빛이 안료를 칠한 재질에 닿지 않게 되어서 재질을 보호하는 역할도 하게 된다. 안료는 자연에 존재하는 원료를 곱게 갈아서 만든 광물성 안료와 화학적인 처리를 거쳐 만들어진 화학 안료로 구분하기도 하고, 색깔에 따라서 분류하기도 한다.

 

색 깔	화 합 물
적 색	산화철, 사산화삼납, 황화수은
황 색	크롬산 납, 크롬산 아연, 황화카드뮴-황화아연
녹 색	산화크롬, 수산화크롬, 코발트 크롬그린
청 색	감청, 코발트블루, 군청

 

백색안료는 탄산 납, 황산납 또는 산화 납 등의 화합물이 많이 사용되었지만, 최근에는 납의 유해성 때문에 산화 아연, 황화 아연, 또는 이산화티타늄 등을 많이 사용한다. 검정색 안료로는 주로 카본 블랙이 사용된다. 그 밖의 안료로 사용되는 화합물은 밑의 표와 같다.

 

안료와 함께 사용되는 결합제는 안료가 재질에 단단히 달라붙도록 해주는 역할 이외에도 재질의 부식등을 막아주는 역할도 한다. 페인트와 같은 경우에는 재질의 표면에 단단한 필름을 형성하는 고분자 물질을 용매에 녹인 결합제를 사용한다. 최근에는 아래의 표와 같이 다양한 기능을 가진 결합제와 첨가제를 사용한 기능성 도료도 개발되고 있다.

 

기 능	종 류
광학적기능	형광, 광선택 흡수, 자외선 차단,레이저용, 액정표시
전기적기능	절연, 대전방지, 전파흡수, IC용
열적기능	발열, 내열, 방화, 저온
환경보존과 안전기능	결빙, 착상방지, 미끄럼방지, 방사선 차단, 방음, 누출 탐지
생물적 기능	곰팡이 방지, 살충, 방충, 선박오염방지

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실험 방법

실험 A. 안료합성

1) 두개의 시험관에 더운 물을 반정도 채운 뒤, 표의 A와 B를 각각 넣어서 녹인 후에 두 용액을 섞으면 침전이 형성된다.

 

2) 한 시험관에 있는 용액을 다른 시험관에 있는 용액에 스포이드를 이용하여 1~2방울 정도 넣고 시험관에서 일어나는 반응을 관찰한 후 용액을 다 섞는다.

 

3) 원심분리(또는 거름종이) 하여 용액으로부터 침전물을 분리한다. (3000~4000 rpm, 1~2min)

 

반응 물질	침전 물질	침전물 색깔
A : 0.3g CaCl2 B : 0.3g Na2CO3	CaCO3	흰색
A : 0.3g K4Fe(CN)6 B : 0.2g CoCl2	CoFe(CN)6	회녹색
A : 0.2g NH4Fe(SO4)2․3H2O B : 0.2g Na2CO3	Fe(OH)3	갈색
A : 0.2g NH4Fe(SO4)2․3H2O B : 0.2g K4Fe(CN)6	KFe2(CN)6	파란색
A : 0.2g CoCl2 B : 1.0mL Na2SiO3	CoSiO3	보라색
A : 0.2g CoCl2 B : 0.2g Na2CO3	CoCO3	연보라색

 

실험 B. 카세인 분리

1) 400㎖ 비커에 우유 200㎖를 넣고, 식초 10~20㎖를 온도를 서서히 올리면서 유리막대로 천천히 저어준다.(중탕 10분)

 

2) 용액이 끓지 않는 정도로 서서히 가열되면 침전이 형성된다.

 

3) 실온까지 냉각시킨 후에 거름 종이로 침전을 거른 후, 부드럽게 짜서 물기를 제거한다.(실온까지 냉각시킨 후 감압 여과)

 

4) 카세인을 건조시킨 후에 막자 사발로 분쇄하고 무게를 측정한다.

 

실험 C. 그림 물감 제조

1) 증발 접시에 소량의 카세인을 넣고 물을 넣어서 걸쭉한 반죽을 만든다.

 

2) 카세인과 같은 양의 색소를 넣고 잘 섞어 준다.

 

3) 거름종이에 제조한 물감으로 그림을 그려본다.

 

 

[일반화학실험]무기 안료의 합성

 

 

[일반화학실험]무기안료의 실험 레포트