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크리스탈(결정)이 아무것도 없던 물 속에서 자라나는 것은 언제 봐도 마법같다. 물론 사실은 물속에 이미 녹아있는 물질들이 합쳐져 생기는 것이지만 말이다. 이 글을 통해 집에서 도구를 갖춰 직접 소금 결정을 만들고 결정이 만들어지는 원인에 대해 배워보도록 하자.
단계
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소금 고르기. 소금에는 다양한 종류가 있으며 그 종류에 따라 다른 형태의 결정이 자라나게 된다. 여러 가지를 직접 시도해보면서 어떤 결정이 생기는지 확인해보자:
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소금을 최대한 많이 넣어 녹이기. 불을 끄고 프라이팬을 옮긴 뒤에 따뜻해진 물에 1/4~1/2컵(60~120ml)의 소금을 넣고 완전히 녹이도록 한다. 소금 알갱이가 보이지 않으면 소금을 조금씩 더 넣어 소금이 완전히 녹지 않게 될 때까지 이 과정을 반복하도록 한다.- 지금 만든 것이 "과포화 용액"이다. 즉, 액체(물)가 수용할 수 있는 소금의 양을 최대치까지 채웠다는 뜻이다.
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물을 투명한 병에 넣기. 물이 뜨거우니 병 또는 다른 투명하고 열에 안전한 용기에 신중히 붓도록 하자. 병이 투명해야 결정이 성장하는 모습을 잘 관찰할 수 있다.
- 물을 천천히 부으면서 소금 알갱이가 병에 들어가지 않게 하자. 만약 녹지 않고 남아있는 소금 알갱이가 병에 들어가게 되면 나중에 넣을 실 대신 그 알갱이를 중심으로 결정이 형성될 수 있다.
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색소 넣기(선택사항). 식용 색소 또는 일반 색소를 넣으면 결정의 색을 원하는 대로 바꿀 수 있다. 다만 색소를 넣으면 결정이 더 작아지거나 덩어리가 질 수도 있다는 점은 유의하도록 하자. 그래도 그렇게 큰 변화는 없으니 원하면 색을 입히는 것이 낫다.
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연필에 실을 감기. 연필은 병 입구에 걸칠 수 있을 정도로 충분히 길이가 길어야 한다. 연필대신 작은 막대나 아이스크림 막대를 사용해도 무관하다.
- 실 끝부분의 작은 홈과 잘 다듬어지지 않은 모서리 등이 소금이 부착해 성장할 수 있는 장소를 제공해줄 것이다. [4] X 출처 검색하기 따라서 낚싯줄을 사용하면 너무 매끄러워 결정이 자라질 못한다.
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물속에 실이 잘 매달릴 수 있도록 길이를 조절해 자르기. 연필 또는 막대에 매달려 물속에 들어간 실에서 결정이 자라기 시작할 것이다. 그리고 당연하겠지만 물 바깥에 있는 실에는 결정이 형성되지 않을 것이다. 병 밑바닥에 실이 닿지 않게 적당히 짧게 실을 잘라주도록 하자. 그렇지 않으면 병 바닥에 덩어리가 져서 결정이 생기거나 결정이 작게 만들어질 수 있다.
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유리병 위에 연필이 잘 고정되도록 균형 잡아놓기. 다시 정리하자면 병 입구에 걸쳐진 연필에 묶여있는 실이 병 바닥에 닿지 않을 정도로만 물속에 내려져 있으면 된다. 연필 또는 막대가 고정되지 않는다면 테이프로 고정하도록 한다.
- 실이 병 옆면에 붙지 않도록 주의하자. 그러면 덩어리지고 작은 결정이 병 옆면에 붙어서 자랄 수 있다.
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병을 안전한 장소로 옮기기. 애완동물이나 어린 아이들이 쉽게 건드릴 수 없는 장소에 병을 보관하도록 한다. 아래를 참고해 좋은 장소를 선정해보자:
- 크기와 무관하게 결정 덩어리를 빠르게 성장시키고 싶다면 햇볕이 드는 곳 또는 선풍기를 미풍으로 틀어놓은 곳에 병을 놓도록 한다. 그러면 소금 결정이 적당히 작은 크기까지 자란 뒤 성장을 멈출 것이다.
- 하나의 크기가 큰 결정을 원한다면 직사광선을 피해 서늘한 장소에 보관하도록 한다. [5] X 출처 검색하기 그리고 스티로폼 등의 진동을 흡수해줄 수 있는 소재 위에 병을 올려놓도록 하자. [6] X 출처 검색하기 이렇게 해도 결정 덩어리가 생길 수 있다. 하지만 이전보다는 더 큰 결정을 볼 수 있을 것이다.
- 엡솜염(그리고 몇몇 잘 쓰지 않는 소금)의 경우 햇볕을 쬐게 하는 것보다는 냉장고에 넣어놓는 것이 결정을 더 빨리 자라게 한다.
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결정이 형성되는 것을 기다리기. 주기적으로 병을 살펴가면서 실에 결정이 자라기 시작했는지 확인해보자. 엡솜염 또는 명반 결정은 결정이 자라기 시작하기까지 수 시간에서 이틀 정도가 걸린다. 일반 소금은 1~2일 정도가 걸리며 느린 경우 한 주까지도 걸릴 수 있다. 일단 실에 작은 결정이 부착하면 1~2주가 지나면서 점차 커지기 시작할 것이다.
- 물이 식으면 일반적인 차가운 물이 포용할 수 있는 소금보다 더 많은 양을 보유하고 있기 때문에 물의 균형이 흐트러지고 용해되었던 소금이 물을 떠나 실에 달라붙기 시작한다. 이렇게 결정 형성이 시작되는 것이다. [7] X 출처 검색하기 그리고 물이 증발한 뒤에도 소금은 남기 때문에 물의 균형이 더 흐트러지고 결정 성장을 촉진하게 된다.
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소금 결정 여러 개 만들기. 먼저 위의 쉬운 결정 만드는 법을 참고애 여러 결정을 만들도록 한다. 다만 증류수를 사용하고 연필과 실을 사용하지 않도록 한다. 그냥 용기에 소금물을 담아놓는 것으로 충분하다. 며칠이 지나면 용기 바닥에 여러 작은 결정들이 자란 것을 확인할 수 있을 것이다.
- 가능하면 병 대신에 얕고 넓은 납작한 용기를 사용하도록 하자. 이렇게 해야 작은 결정들이 서로 합쳐지지 않게 할 수 있다. [8] X 출처 검색하기
- 엡솜염은 이 방법에 별로 효과가 없다. 일반 소금이나 명반을 사용하도록 하자. 아니면 아래의 다른 아이디어를 참고하자.
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씨앗 결정 고르기. 작은 결정들이 여러 개 만들어졌다면 물을 버리고 결정을 확인하도록 하자. 그리고 족집게로 결정들을 들어올려 마음에 드는 "씨앗 결정"을 고르면 된다. 이 씨앗 결정이 당신이 만들고자 하는 거 큰 결정의 씨앗이 될 것이다. 아래의 조건에 부합하는 결정을 고르도록 하자(맨 위가 가장 중요도가 높다): [9] X 출처 검색하기
- 다른 것과 합쳐지지 않은 결정을 선택하자.
- 납작하고 고른 표면을 가진, 모서리가 일자인 결정을 고르자.
- 적어도 완두콩 크기 이상인 큰 결정을 고르자. [10] X 출처 검색하기
- 가장 좋은 것은 위에서 설명한 조건에 맞는 여러 결정들을 각각 다른 병에 넣고 기르는 것이다. 결정들은 종종 성장하지 못하고 용해되기도 하니 처음부터 여러 개를 준비해두는 것이 좋다.
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낚싯줄 또는 표면이 매끈한 철사에 결정 붙이기. 강력 접착제를 사용해 이 줄 또는 철사 측면에 결정을 붙이도록 한다. 아니면 결정을 줄에 감아놓아도 된다.
- 여기서는 위처럼 실 또는 표면이 거친 철사를 사용해선 안 된다. 여기서는 하나의 큰 결정을 만드는 것이 목적이므로 실처럼 여러 곳에서 동시다발적으로 결정이 자랄 수 있는 환경을 만들어줘선 안 된다.
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결정을 깨끗한 용기에 용액과 함께 넣기. 병을 확실하게 증류수로 씻어주도록 한다. 그리고 준비된 용액을 붓도록 한다. 이후에는 중심부에 결정을 매달아놓으면 된다. 보관은 아래를 참고하도록 한다:
- 병을 직사광선을 피해 서늘한 곳에 보관하도록 하자. 주방 선반 아래쪽이 적당할 것이다.
- 스티로폼 등 충격과 진동을 흡수해줄 수 있는 물건 위에 놓는 것이 안전하다.
- 커피 필터, 종이 또는 얇은 천을 병 입구에 걸쳐놓으면 먼지가 들어가지 않게 할 수 있다. 그렇다고 밀폐 용기를 쓰면 안 된다.
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주기적으로 결정 확인해보기. 이 결정은 천천히 자라는 편이다. 결정에 소금 결정이 강제로 달라붙어 결정을 성장시키기 위해서는 야주 약간씩의 물이 증발해야 하기 때문이다. 하지만 제대로 과정이 진행되었다면 이전과 같은 모양으로 크기만 커지게 될 것이다. 원하는 크기가 되면 꺼내면 되지만 그렇게 되기까지 수 주가 걸릴 수도 있다.
- 2주 간격으로 용액을 커피 필터에 통과시켜 불순물을 걸러내도록 한다. [13] X 출처 검색하기
- 이 과정은 절대 쉽지 않다. 이전에 결정을 키워본 사람들도 이 과정 도중에 결정이 녹거나 덩어리지는 상황을 겪을 수 있다. 따라서 완벽한 씨앗 결정이 있다면 먼저 질이 낮은 씨앗 결정으로 크기를 키워보는 연습을 한 다음에 시도하는 것이 좋을 수도 있다.
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완성된 결정을 매니큐어로 칠해 보호하기. 결정의 크기가 원하던 정도로 커졌다면 용액에서 꺼내 건조시키도록 한다. 이후에는 모든 면에 빼놓지 말고 매니큐어를 칠해 시간이 지나면서 깨지는 것을 방지하도록 하자. [14] X 출처 검색하기광고
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다른 재료 사용해보기. 위의 방법대로 결정을 만들 수 있는 재료들은 여러 가지가 있다. 대부분은 약국이나 인터넷에서 구매가 가능하다. 아래를 살펴보자.
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눈 결정 만들어보기. 철사 또는 털철사 몇 개를 묶어 별 모양으로 만들어보자. 그리고 소금 용액에 모양을 담궈놓으면 작은 결정들이 모양을 둘러싸 눈 결정처럼 만들 것이다. [18] X 출처 검색하기
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결정으로 정원 만들어보기. 결정 하나를 만드는 것보다는 여러 개가 더 좋지 않겠는가? 소금 용액을 미리 잘라놓은 스펀지나 목탄(숯) 브리켓 등을 넣어놓은 용기에 부어보자. 여기에 식초를 조금 넣으면 하룻밤 사이에 결정이 생성되는 것을 보게 될 것이다. [19] X 출처 검색하기
- 용액이 스펀지를 완전히 적실 수 있을 정도로 충분히 부어주자. 대신 스펀지가 용액에 잠겨선 안 된다.
- 다양한 색깔의 결정을 만들고 싶다면 스펀지 하나하나에 다른 색소를 떨어뜨려보자(한 방울이면 적당하다).
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팁
- 물에 먼지가 들어가면 그 먼지를 중심으로 작은 결정이 생기거나 결정이 덩어리질 수 있다. 이를 막으려면 병 입구에 종이 타올이나 거즈를 덮어씌우는 것이 좋다. 이런 물질들은 물이 증발하게 하면서 먼지가 들어가는 것을 막아 결정의 성장을 돕는다.
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경고
- 엡솜염 또는 명반을 만진 뒤에는 꼭 손을 씻도록 한다. 일반적으로 이 물질들이 안전하긴 하지만 피부를 자극할 수도 있다. 당연히 먹어서도 안 된다. [20] X 출처 검색하기
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필요한 것
- 병
- 물 (증류수 또는 요오드가 제거된 물이 좋다)
- 일반 소금, 엡솜염, 또는 명반
- 실
- 연필
- 식용 색소 (선택사항)
- 냄비
- 숟가락
출처
- ↑ http://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/phpBB3/viewtopic.php?f=36&t=13686
- ↑ http://sciencenotes.org/grow-table-salt-or-sodium-chloride-crystals/
- ↑ http://www.mrsec.psu.edu/education/nano-activities/liquid_metal/growing_crystals/growing_crystals.pdf
- ↑ https://www.questacon.edu.au/outreach/programs/science-circus/activities/crystal-snowflake
- ↑ http://sciencenotes.org/grow-table-salt-or-sodium-chloride-crystals/
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=NfbbrZcUMCM
- ↑ https://www.exploratorium.edu/cooking/seasoning/kitchen/activity-saltsculpture.html
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=NfbbrZcUMCM
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- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=FKCS1DvORug
- ↑ http://web.mit.edu/x-ray/cystallize.html
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- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=FKCS1DvORug
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- ↑ http://sciencenotes.org/grow-chrome-alum-crystals/
- ↑ http://sciencenotes.org/grow-blue-green-copper-acetate-crystals/
- ↑ https://www.questacon.edu.au/outreach/programs/science-circus/activities/crystal-snowflake
- ↑ http://www.layers-of-learning.com/salt-and-vinegar-crystals/
- ↑ https://www.questacon.edu.au/outreach/programs/science-circus/activities/crystal-snowflake
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