불꽃놀이

목차

▶ 불꽃놀이란?
※ 불꽃색을 내기 쉬운 염
☞ 불꽃색의 반응

▶ 꽃불의 원리
◈ 흑색화약을 이용한 불꽃놀이
☞ 실험의 목적
※ 흑색화약

▶ 선향(線香)꽃불 만들기
◐ 유의점 ◑

▶ 색 꽃불 만드는

본문내용

붙여서 꽃불이 타는 모양을 관찰한다. 몇 개를 같이 묶어 불을 붙이면 위험하다.
◐ 유의점 ◑
① 이때 같은 막자에서 갈면 폭발한다. 약품마다 제각기 다른 막자와 막자사발을 준비하여 사용해야 하며 약숟가락도 따로 사용하고 절대로 마구 혼합해서는 안 된다.
② 충격을 주지 않도록 한다.
③ 여러 개를 같이 묶어 불을 붙이면 매우 위험하다. 화약이 튀어 화상을 입게 될 수도 있으니 사람이 없는 방향으로 불꽃놀이를 하도록 한다.
색 꽃불 만드는 법
▣ 준비물
질산스트론튬, 염소산칼륨, 황, 숯, 구운 명반, 탄산구리, 질산바륨, 막자와 막자사발, 깃털, 금속제 숟가락
⑴ 빨간 꽃불 만드는 법
질산스트론튬 4g, 염소산칼륨 0.5g, 황 2g, 숯 0.4g을 따로따로 막자사발에 넣어서 가루로 만든 후 가루들을 종이 위에서 깃털로 가만히 혼합한다.
⑵ 파란 꽃불 만드는 법
황 0.8g, 구운 명반 0.6g, 탄산구리 0.6g을 각각 갈아서 종이 위에 금속제 숟가락으로 섞은 후, 질산칼륨 가루를 섞어 깃털로 혼합한다.
⑶ 초록 꽃불 만드는 법
질산바륨 1.5g, 염소산칼륨0.5g을 갈아서 섞은 후 황가루와 주의깊이 섞는다.
⑷ 꽃불을 종이에 꼬면서 넣는다.
⑸ 사람이 없는 쪽을 향하여 불꽃놀이를 한다.
사탕 불꽃놀이 만들기
▣ 준비물
막대 사탕, 담뱃재, 촛불, 성냥
⑴ 촛불을 켠 후 그 불꽃에 막대 사탕을 갖다 댄다.
⑵ 사탕이 어떻게 되는지 살펴본 후 불꽃에서 꺼낸다.
⑶ 그 사탕에 담뱃재를 묻힌다.
⑷ 담뱃재가 묻은 사탕을 다시 촛불에 갖다 댄다.
⑸ 담뱃재를 안 묻혔을 때와 어떻게 다른지 비교해 본다.
◐ 유의점 ◑
① 담배는 인체에 해로운 기체가 많이 발생하므로 미리 담뱃재를 마련해둔다.
② 촛농이 바닥에 떨어지면 미끄러우니 받침대를 사용하여 촛농이 흘러내리지 않게 한다.
③ 담뱃재 대신에 리튬이나 탄소를 낼 수 있는 물질이면 모두 사용할 수 있다.
생각 고개
담뱃재 속의 성분 중 붉은 빛의 불꽃색을 나타내는 것은?
담뱃재가 하는 역할은 무엇인가?
화학 반응의 속도를 조절하는 물질을 무엇이라고 하는가?
주로 설탕으로 만들어진 사탕을 촛불에 갖다 대면 설탕이 녹아 지글지글 흘러내리는데, 담뱃재를 묻히면 담뱃재 속에 들어 있는 리튬(Li), 탄소(C) 같은 물질들이 설탕이 탈 수 있게 도와주는 촉매 역할을 하므로 불꽃을 대며 타오르게 된다.
담뱃재 속의 성분 중 붉은 빛을 내도록 도와주는 물질은 따라서 리튬(Li)이다. 위 실험에서 담뱃재가 하는 역할은 설탕이 잘 탈 수 있도록 도와주는 촉매역할을 한다. 따라서 화학 반응의 속도를 조절하는 담뱃재는 촉매라 할 수 있다.
이 실험에서는 원소에 따른 불꽃색과 함께 반응이 일어나는 속도를 조절하는 촉매의 작용에 대해 알아보고자 한다.
촉매란?
촉매는 반응이 일어나기위한 에너지 장벽을 변화시켜 주는 물질이다. 어느 정도 이상의 속도를 가지 분자만이 다른 분자와 반응할 수 있는데, 원래 있던 결합을 다 끊고 자유로워진 분자만이 반응에 참여할 수 있게 되며 이때 분자가 갖는 최소한의 에너지를 '활성화 에너지'라고 한다.
촉매는 이 활성화 에너지를 낮추어서 속도가 느린 분자들도 반응할 수 있게 하여 반응속도를 빠르게 하는 '정촉매', 활성화 에너지를 높여서 속도를 늦춰 주는 '부촉매'가 있다.
반응 속도를 조절하는 방법으로 촉매를 가장 많이 쓰는데, 온도나 농도를 조절하는 방법은 경비가 더 들어 비경제적이기 때문이다.
실험의 원리
막대 모양의 흑색 화약 불꽃, 전기불꽃, 색 불꽃 등은 모두 화약을 기본으로 하고 저마다의 목적에 따라 색을 낸다든지 빛을 더 내도록 만들어져 있다. 보통 흑색 화약의 경우 무게의 비율이 질산칼륨 75％, 황 10％, 탄소 15％인데 이 혼합물은 적은 마찰에 의해서도 격렬한 폭발을 일으키므로 약품을 만들 때 반드시 깃털이나 정해진 기구를 사용해야 하며 각별히 주의하지 않으면 안 된다. 흑색 화약의 반응식은 아래와 같다.
2KNO3 + S + 3C ---> K2S + N2 + 3CO2
막대 불꽃에는 철가루가 들어가는데 이것은 고온에서 황이나 질산칼륨과 같이 녹아서 표면장력에 의해 공 모양이 된다고 한다. 전기 불꽃에는 마그네슘이나 알루미늄 가루를 혼합하는데 이것들은 산화되기가 쉽기 때문에 불을 붙였을 때 많은 빛과 열이 발생하면서 산화마그네슘, 산화알루미늄으로 산화된다.
색 불꽃의 경우는 금속염의 불꽃 반응을 이용한 것인데 스트론튬은 빨간색, 구리는 파란색, 바륨은 초록색, 나트륨은 노란색을 나타내고자 할 때 각각을 화약에 첨가하면 된다.
앞에서 말한 것처럼 화약의 제조 비율은 한 가지만 있는 것이 아니고 여러 가지로 변화시킬 수 있으며 색깔을 내는 금속염도 다양하게 응용될 수 있다. 재미있는 불꽃놀이를 통해 좀더 과학에 가까이 다가가 보자.
- 불꽃놀이는 위에서 우리가 알아본 것과 같은 화학적 성질을 이용하는 불의 예술이다. 이 같은 여러 가지 성분을 이용하여 빛깔을 나타내는 성(Stars)을 만들게 되고 만들어진 성은 다음의 과정을 거쳐 발사탄인 타상으로 제조되게 된다.
1. 성
성은 타상의 품질을 나타내는 기본요소이며 제조자의 의도에 따라 일정수량의 성이 하나의 타상을 구성하게 된다. 이러한 성은 여러 가지 변색효과를 내거나 배열에 따라 각가지의 화려한 형상으로 보여 지게 된다.
2. 할 약
할약은 연시장치에 의해 점화되어 각가지 모양으로 배열되어 있는 성을 점화시키고 개화시키는 효과를 낸다.
3. 연시 장치
연시장치는 도화선을 사용하여 타상이 폭발에 안전한 상공에 도달할 때까지 시간을 지연시키는 작용을 하게 된다.
4. 옥 피
옥피는 성과 할약을 둘러싸는 외피를 말하는데 원형이나 원주형의 형태를 이룬다. 옥피는 플라스틱이나 종이사용 하고 겉에는 여러 겹의 종이를 붙여 만들어진다.
5. 추진약
타상을 상공에서 개화시키기 위해서는 추진을 시겨야 하는데 이를 목적으로 흑색화약의 추진약을 하부에 부착하게 된다.
위와 같은 화학적 원리들로 우리가 흔히 보는 불꽃놀이를 한다. 밤하늘을 수놓는 수많은 가지각색의 색들이 우연하게 나오는 것이 아니라 화학적 원리에 의해 의도된 것을 알고 감상하도록 하자.

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