【수제 불꽃놀이】설탕과 베이킹소다로 대형 뱀 소환?! 주방에서 만드는 신비한 ‘뱀 불꽃놀이’
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 즐거운 실험이죠!
여름 밤하늘을 수놓는 형형색색의 불꽃놀이는 언제 봐도 가슴을 설레게 하죠. 하지만 이번에 소개해 드릴 불꽃놀이는 하늘로 쏘아 올리는 것이 아니라, 땅에서 꾸물꾸물 솟아오르는 조금은 기묘하고도 신비로운 마법 같은 불꽃입니다. 바로 뱀 불꽃놀이라고 불리는 실험이에요.
교과서 속 딱딱한 화학 반응을 여름방학 자유 연구나 가족과의 특별한 추억으로 더 가깝게 느껴보셨으면 하는 바람을 담아, 제가 직접 과학부 학생들과 함께 최강의 거대 뱀을 탄생시키는 오리지널 뱀 불꽃 만들기에 도전했습니다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 재료들이 화학의 힘으로 변신하는 모습은 그야말로 과학 엔터테인먼트 그 자체죠! 어려운 원리를 몰라도 그 압도적인 비주얼에 분명 매료되실 겁니다. 자, 그럼 신비로운 검은 뱀을 소환하는 과학의 문을 함께 열어볼까요?
준비물
실험에 사용하는 재료는 주방이나 약국에서 쉽게 구할 수 있는 것들입니다.
- 설탕(스크로스): 20g
- 베이킹소다(탄산수소나트륨): 5g
- 에탄올: 25ml
- 모래: (이번에는 배양토의 일종인 카누마토를 사용했지만, 일반 모래도 괜찮습니다)
- 트레이: (내열 용기라면 무엇이든 가능합니다)
에탄올은 알코올 농도에 따라 무수에탄올, 소독용 에탄올 등으로 나뉘지만, 이번 실험에서는 불만 붙을 수 있다면 어떤 타입을 사용해도 무방합니다.
실험 순서
과학부 학생들과 시행착오 끝에 찾아낸, 뱀이 가장 매끄럽게 나타나는 황금 순서를 정리했습니다.
① 혼합액 만들기 설탕(25g)과 베이킹소다(5g)를 에탄올(25ml)에 넣습니다.
② 모래 위에 세팅하기 잘 섞으면서 트레이 위의 모래(샬레에 담은 것)에 부어줍니다.
③ 점화! 점화기 등을 사용하여 조심스럽게 불을 붙입니다.
실제로 불을 붙였을 때의 감동적인 순간을 영상으로 확인해보세요!
실험 결과: 모습을 드러낸 검은 대사(大蛇)들
다양한 배합으로 시도해본 결과, 미리 재료를 충분히 섞어두어야 뱀이 힘차게 뻗어 나온다는 것을 알게 되었습니다. 가장 성공적이었던 예술적인 뱀의 사진들을 감상해보시죠.
마치 살아있는 생명체처럼 꿈틀거리며 자라나는 모습이 정말 장관입니다. 어떤 것들은 마치 전위 예술 작품 같기도 하네요!
뱀 불꽃놀이의 과학적 원리
실험이 끝난 뒤의 검은 뱀은(충분히 식은 뒤에 만져보세요!) 아주 가볍고 바스락거려서 입으로 불면 쉽게 부서질 정도입니다. 이 신기한 현상 이면에는 탄화와 가스 발생이라는 두 가지 화학 반응이 동시에 일어나고 있습니다.
1. 설탕의 연소와 탄화 불을 붙이면 먼저 에탄올이 타면서 그 열기로 설탕이 녹기 시작합니다. 녹은 설탕은 열에 의해 분해되면서 물 분자가 빠져나가고 숯(탄소)으로 변합니다. 이것이 바로 뱀의 검은 몸체입니다.
2. 베이킹소다의 열분해 동시에 베이킹소다(탄산수소나트륨)도 열에 의해 분해되는데, 이때 이산화탄소 가스가 격렬하게 발생합니다.
베이킹소다의 열분해
3. 왜 길게 솟아오를까? 열에 녹아 끈적해진 설탕 탄소 내부에서 베이킹소다가 만든 이산화탄소 거품이 계속 밖으로 밀고 나옵니다. 이 거품들이 풍선처럼 탄소를 부풀리며 밖으로 탈출하려다 보니, 저렇게 길쭉한 뱀 모양으로 자라나게 되는 것이죠. 이 원리는 추억의 간식인 달고나가 부풀어 오르는 원리와 매우 비슷합니다.
과학의 신비로움을 온몸으로 느낄 수 있는 뱀 불꽃놀이. 올해 여름, 직접 만든 스파클러 불꽃놀이와 함께 도전해 보시는 건 어떨까요? 교과서만 봐서는 절대 느낄 수 없는 놀라움과 발견의 기쁨이 기다리고 있을 거예요!
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