겨울이라도 매일 눈 내리는 모습을 볼 수는 없지요. 그러나 실험실에서는 황금빛 눈발을 언제라도 즐길 수 있습니다.
플라스크 속의 반짝이는 눈발은 여러분을 동화 속의 세계로 안내할 것입니다.

● 준비물

요오드화납(${PbI}_{2}$) 물 플라스크 전기히터(알코올 램프)

● 실험

① 플라스크에 물을 넣고 가열한다.

② 물이 끓기 시작하면 요오드화납을 플라스크에 조금씩 넣어 녹인다. 이때 요오드화납이 더 이상 녹지 않을 때까지 계속 넣어 주며 녹인다.

만일 요오드화납을 구하지 못했을 경우에는 질산납 수용액과 요오드화칼륨 수용액을 구해 두 용액을 섞어 주면 노란색의 요오드화납 침전을 얻을 수 있다. 이를 가열하면 침전물이 사라진다. 이때 용액을 투명하게 만들려면 아세트산 한 방울을 떨어뜨려 주면 된다.

③ 플라스크를 불에서 내려놓고 식을 때까지 기다린다.

자, 플라스크 속을 가만히 살펴보세요. 용액가운데서 반짝반짝 빛나는 황금색 결정이 생겨나, 아래로 가라앉고 있을 겁니다. 용액이 식는 시간이 오래 걸리면 찬물이나 얼음물에 담그세요.

이 황금색 결정은 가열하면 사라지고 냉각시키면 다시 생겨납니다. 그러므로 얼마든지 되풀이해서 실험해 볼 수 있습니다.

이 황금색 결정의 생성은 바로 온도에 따른 용해도 차이에서 비롯됩니다. 용해도는 1백g의 용매(녹이는 물질. 여기서는 물)에 녹는 용질(녹는 물질. 여기서는 요오드화납)의 g수를 말합니다.

이 용해도는 물질에 따라 다르고 같은 물질도 온도에 따라 달라집니다. 찬물보다 더운물에서 설탕이 잘 녹는 것도 온도에 따른 용해도 차이 때문이지요.

요오드화납의 경우 끓는 물에서의 용해도는 0.41g／100㎖이지만 찬물에서의 용해도는 0.044g／100㎖입니다. 즉 찬물보다 끓는 물에서 거의 10배나 많은 양의 요오드화납이 녹을 수 있습니다. 그러므로 요오드화납 수용액이 담긴 플라스크를 냉각시키면, 녹을 수 있는 요오드화납의 양이 줄어들어 이미 녹아있던 요오드화납이 결정으로 석출됩니다.

끓는 물에 요오드화납 침전(가열한 용액)을 넣으면 노랗게 된다. 이를 가열하면 무색이 됐다가 식히면 황금색 결정이 생긴다.

보너스 실험 - 종이 원반 뒤집기 게임

화학실력을 이용하면 1백% 이길 수 있는 게임이 있습니다. 서로 섞이지 않는 액체의 경계면에 떠 있는 작은 종이 원반의 앞면이 나올지 뒷면이 나올지 내기를 걸어 봅시다.

● 준비물

유리병 물 벤젠(TTE, 사염화탄소도 가능)

● 실험

① 물과 벤젠을 뚜껑이 있는 투명한 유리병에 넣는다. 이때 물은 아래층으로 벤젠은 위층으로 모여 두 층을 이룬다.

② 얇은 명함 정도 두께의 코팅되지 않은 종이를 준비해서 한 면만 연필로 꼼꼼히 칠한다.

③ 위의 종이를 펀치를 이용해서 원으로 자른다.

④ 위의 종이 원반들을 ①의 유리병에 넣고 뚜껑으로 꼭 막은 뒤 종이 원반들이 뒤집힐 수 있도록 흔들어 준다.

흔들던 병을 내려 놓으면 액체가 두 층으로 다시 갈라지면서 그 경계면에 종이 원반이 떠 있는 것을 볼 수 있습니다. 그런데 재미있는 것은 연필로 칠한 검은 면이 모두 위로 향한 채 떠 있는 모습입니다.

연필심인 흑연은 무극성 물질이지만 종이를 구성하고 있는 셀룰로오스는 극성 물질입니다. 흑연은 같은 극성인 벤젠과 친하고 셀룰로오스는 같은 극성인 물과 친하기 때문에 항상 벤젠쪽으로는 연필로 칠한 검은 면이, 물쪽으로는 연필을 칠하지 않은 면이 오게 됩니다.

그러나 종이 원반을 연필로 칠하지 않고 앞뒤 다른 색깔을 칠해서 실험하면 종이 원반이 뒤집히는 확률은 거의 50% 입니다.

자, 어떻게 게임을 진행할지는 여러분이 정하세요. 연말 친구들과의 모임에서 게임을 이기고 그 비밀을 밝히며 자신의 화학실력도 뽐내보세요.

물과 벤젠을 유리병에 넣으면 물은 아래층, 벤젠은 위층에 모인다(①). 여기에 종이 원반을 넣으면 연필을 칠한 면이 모두 하늘을 향한다(②). 닾뒤 다른 색을 칠한 종이 원반을 넣으면 같은 방향을 향하는 확률은 50%다(③).