톡 쏘는 탄산 뒤에 숨은 범인! 이산화탄소의 3가지 비밀을 파헤치다
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험이죠!
톡 쏘며 터지는 탄산음료의 거품, 물에 넣으면 ‘쉬익’ 소리를 내며 녹는 입욕제. 우리 주변에는 신기한 **’거품’**이 정말 많습니다. 이 거품의 정체는 사실 대부분 **’이산화탄소’**라는 기체입니다. 눈에 보이지도, 손으로 만질 수도 없는 이 기체를 찾아내고, 그 정체를 파헤치는 과학 수사에 도전해 보지 않으시겠어요? 이번 시간에는 중학교 과학 시간에도 자주 하는 실험을 통해, 보이지 않는 기체를 ‘포획’하고 그 특징을 밝혀내는 방법을 소개해 드립니다.
탐정의 일곱 가지 도구! 준비물 체크
실험을 시작하기 전에 필요한 재료부터 확인해 봅시다! 이것들이 이번 사건을 해결할 핵심 단서가 됩니다.
•염산 5% (약 5mL)
•석회암 (작은 조각 1개)
•기타 : 성냥, 향, 불꽃 보관함, 석회수 (약 5mL), 젖은 걸레 (안전을 위한 든든한 파트너!)
첫 번째 현장 검증: ‘쉬익’ 거품을 포획하라!
1. 이산화탄소를 만들어 봅시다!
시험관에 염산 5mL를 붓고, 여기에 범인의 단서인 석회암 조각을 넣어줍니다. 그러자 ‘쉬익쉬익’하고 격렬하게 거품이 발생합니다! 바로 이것이 눈에 보이지 않는 기체, 이산화탄소가 태어나는 결정적인 순간입니다. 이 현상은 석회암의 주성분인 **’탄산칼슘’**과 **’염산’**이 화학 반응을 일으킨다는 증거입니다. 화학 세계의 언어로 쓰면, 다음과 같은 ‘사건’이 일어나고 있는 거죠.
CaCO₃ (탄산칼슘) + 2HCl (염산) ⟶ CaCl₂ (염화칼슘) + H₂O (물) + CO₂ (이산화탄소)
석회암이 염산에 녹으면서 물과 염화칼슘이라는 물질로 변하고, 이번 사건의 주인공인 이산화탄소가 기체 상태로 튀어나오는 것입니다.
두 번째 증거: 석회수가 말해주는 진실
2. 석회수로 확인!
다음으로, 포획한 기체를 두 번째 시험관에 담긴 투명한 석회수에 통과시켜 봅시다. 시험관을 살짝 흔들어주면… 놀랍게도 투명했던 액체가 마법처럼 하얗게 흐려집니다! 이것이 결정적인 증거입니다.
왜 하얗게 변하는 걸까요? 사실 여기서도 화학 반응이 일어납니다. 석회수의 정체는 ‘수산화칼슘’이라는 물질인데, 이것이 이산화탄소와 만나 물에 녹지 않는 **’탄산칼슘’**의 하얀 알갱이가 되는 것입니다. 네, 맞습니다! 실험 처음에 사용했던 석회암의 성분으로 되돌아간 셈이죠! 과학은 마치 거대한 이야기처럼 흥미진진하답니다.
세 번째 증언: 불이 꺼지는 미스터리
3. 불 붙인 향으로 테스트!
마지막 마무리입니다. 기체를 모아둔 시험관에 불을 붙인 향을 살며시 넣어 봅시다. 그러자… 활활 타오르던 불꽃이 마치 숨을 불어 끈 것처럼 ‘훅’하고 꺼져버립니다.
이것은 이산화탄소가 ‘불에 타지 않는 (불연성)’ 기체라는 중요한 성질을 보여줍니다. 그것뿐만이 아닙니다. 이산화탄소는 공기보다 무겁기 때문에, 시험관 아래쪽에 쌓여서 물체가 타는 데 꼭 필요한 산소를 밀어내 버립니다. 이 성질을 이용한 것이 바로 이산화탄소 소화기입니다.
작은 거품에서, 커다란 지구로
오늘의 과학 탐정 놀이는 어떠셨나요? 우리는 세 가지 확실한 증거를 모아, 눈에 보이지 않는 기체의 정체가 ‘이산화탄소’임을 밝혀냈습니다.
- 석회수를 하얗게 흐리게 한다.
- 불을 끄는 성질이 있다 (타지 않으며, 타는 것을 돕지 않는다).
- 공기보다 무겁다 (이번에는 직접 보지 못했지만, 불이 꺼지는 이유 중 하나입니다).
이 이산화탄소의 성질을 알게 되면, 우리의 생활과 지구 환경과의 연결고리가 보이기 시작합니다. 맛있는 탄산음료부터 화재를 막는 소화기의 원리, 그리고 지구 온난화라는 거대한 문제까지. 단 하나의 시험관에서 시작된 작은 거품이 우리가 사는 커다란 세상으로 이어져 있는 것이죠.
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