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'가성소다' 는 어디에 쓰일까요?





사진의 백색가루는 바로 가성소다인데요. 가성소다는 롯데정밀화학에서 생산하고 있는 염소계열 제품입니다.

이름은 다소 생소할지 모르겠지만 우리 생활 곳곳에 쓰이고 있는 제품인 가성소다,

어떤 특성을 가지고 있는지 함께 알아볼까요?



가성소다의 다른 이름은 수산화나트륨(sodium hydroxide)인데요. 

나트륨(Na), 산소(O), 수소(H) 원자 1개씩 결합한 분자로, 화학식 NaOH입니다. 물 속에서 용해되어 -OH 부분이 분리되어 작용하기 때문에 매우 강한 알칼리성입니다. 강알칼리성은 단백질을 녹이는 성질이 있어서 피부에 직접 닿으면 바로 흐르는 물에 씻어줘야 합니다.



가성소다는 무슨뜻일까?


예전에 소다라는 단어의 어원을 설명드린 적이 있는데요. (지난 포스팅: 소다의 어원 http://finelfc.tistory.com/427)

탄산나트륨을 소다라고 부르는데 이 탄산나트륨을 수산화칼슘과 반응시켜서 수산화나트륨을 얻는 과정을 가성화(causticization)한다고 말합니다. 결과물인 수산화나트륨을 '가성화시킨 소다'라고 해서 '가성소다'라고 부르는 것입니다.






요즘 양초, 디퓨저 같은 것들 직접 만들어서 쓰시는 분들 많으실텐데요. 

비누도 D.I.Y 제품으로 많이 만들어 보시는 것 같아요. 

D.I.Y 제품은 대부분 천연 오일을 넣고 최대한 화학첨가제들을 배제한 상태에서 만드는 방법인데요. 

여기에도 가성소다는 들어가게 됩니다.



<비누화 반응>


유지(기름) + 가성소다  -> 비누 + 글리세롤


유지로는 대부분 탄소 수가 많은 지방산이 사용되는데요. 

가성소다를 넣으면 유지에 있는 에스터결합(-COO)이 끊어지고 가성소다의 나트륨이온과 결합해서 지방산염(비누)를 형성하게 됩니다.




가성소다는 어디에 쓰일까요??


가성소다는 섬유를 염색하기 전에 색상을 잘 입히기 위해 불순물을 제거하는데 사용되기도 하는데요. 이 외에도 합성섬유의 원료로 쓰이기도 합니다. 

바로 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol)을 만들 때도 사용되는데요. 폴리비닐알코올은 비닐론이라고 불리는 폴리비닐알코올계 섬유를 만드는데 쓰이는 주원료입니다.


비닐론은 보온성이 좋아 작업복이나 학생복, 담요를 만드는데 사용되는 섬유에요~





또한 가성소다는 공장에서의 폐수처리 시 활용되기도 하는데요. 강한 알카리성을 나타내기 때문에 산성의 폐수를 중화하는 용도로 사용된다고 하네요!



최근 중국에서 대기 오염 문제로 석탄 생산을 규제하면서 PVC(폴리염화비닐) 생산이 감소함에 따라 PVC(폴리염화비닐) 생산의 부산물인 가성소다의 생산량도 줄어들어, 수요가 큰 중국에서 공급에 차질이 생기고 있다는 뉴스도 있는데요. 산업 전반에서 가성소다를 필요로 하는 곳이 참 많은 것 같죠? 


다음번에 소개될 화학이야기도 기대해주세요~




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신호등 용액의 색 변화 실험

 

안녕하세요~롯데정밀화학 유쾌발랄소화제의 화통이입니다. 오늘 여러분에게 보여드릴 실험은 바로 신호등 용액 만들기 입니다. 신호등은 빨강, 노랑, 초록 빛으로 보행자와 자동차의 안내를 돕는데요. 오늘 화통이가 만드는 용액도 바로 이 신호등 처럼 여러색깔을 띄며 반응을 하는 원리를 이용한 것입니다!

 

 

신호등 용액 실험

 

오늘 화통이가 만드는 신호등 용액은 바로 포도당을 이용하여 만들 것인데요. 포도당 그리고 수산화 나트륨, 물을 각각 준비합니다.

 

 

포도당과 수산화 나트륨은 물을 따로 준비하셔서 녹여주시고, 포도당을 녹이는 물이 수산화 나트륨보다 4배 정도 더 많이 준비해주시면 됩니다.

 

 

포도당과 수산화 나트륨 용액이 준비되면 포도당과 수산화나트륨의 용액을 3:1의 비율로 섞어줍니다.

 

바이알 유리병에 약간의 공간을 남겨둘 만큼만 채우고 인디고카민 지시약을 5-7방울 넣어줍니다. 지시약을 넣으면 내용물이 초록색으로 변하는 것을 볼 수 있습니다.

 

용액의 처음 모습은 보시다시피 연두색과 노란색의 중간 빛을 띄는데요. 병을 흔들면서 색깔을 관찰해 보겠습니다.

 

 

어떤 색깔들이 보이시나요?

빨간색/노란색/초록색이 보이시나요?

 

 

짜잔~! 저희가 볼 수 있는 색깔은 바로 빨강/노랑/초록 입니다. 유리병의 흔드는 세기를 조절하면 세가지 색을 다 관찰할 수 있는데요! 색의 변화를 일으키는 것은 바로 유리병의 빈공간!

처음에 빈공간을 남겨 두어야 한다고 말씀드렸는데요~

빈공간의 산소가 이런 색의 변화를 가져온답니다.

 

 

신호등 용액에 숨겨진 화학적 원리는?!

 

신호등 용액의 색깔변화를 일으키는 원인은 바로 산소입니다.

예전에 산소와 결합하는 반응을 산화, 헤어지는 반응을 환원이라고 말씀드렸었는데요.

 

옷을 하얗게 만드는 원리(표백제 이야기)

http://www.finelfc.com/309

 

이번에도 같은 원리가 사용됩니다. 인디고카민 용액 산화-환원의 지시약으로 산소의 농도에 따라 색깔이 달라지는 특성을 가지고 있습니다. 용액을 흔들지 않은 상태에서는 포도당이

용존 산소(물 속의 산소)를 모두 흡수 하기 때문에 인디고카민 용액이 산소와 결합하기 어려워서 노란색을 나타냅니다. (환원된 상태라고 볼 수 있죠!)

 

그런데 유리병을 흔들어주면 빈공간의 산소가 용액으로 용해되면서 인디고카민 용액이 산소와 접촉하게 되고 빨간색으로 변하게 됩니다. 더 빠른 속도로 흔들면 더 많은 산소와 결합이 일어나 초록색으로 변하게 되죠~

 

용액을 그대로 두면 포도당이 다시 산화되고 산소를 흡수하기 때문에 용액은 인디고카민의 본래의 색깔로 돌아가게 됩니다. 단 포도당의 산화 흡수량이 많아져서 포화상태가 되면 색상은 원래처럼 돌아가지 않으니 참고하세요~

 

 

화학에서 산화-환원반응은 양파와 같이 까면 깔수록 새로운 면이 많은 것 같습니다.

생각보다 많은 분야에 적용해서 사용되고 있기도 하죠!

화통이도 여러분의 이해를 돕기 위해 실험과 소재 발굴을 멈추지 않겠습니다!

다음번 실험 내용도 기대해주세요~

 

 

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