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[2021 여름호] 4 - 화학과가 본 장마철

  • 조윤경
  • 2021-10-01 07:03:11

2021 SUMMER 공대생이 보는 세상 4

화학과가 본 장마철
Dept. of Chemistry





더울 뿐만 아니라 습하기까지 장마철은 정말 찝찝해…

이런~ 옷장에 습기가 차서 옷에 곰팡이가 폈잖아? 습기 제거제를 두었어야 했는데!! 그런데 습한 장마철을 책임지는 습기 제거제의 원리는 뭘까??

습기 제거제는 대부분 염화칼슘 또는 실리카겔로 이루어져 있어!

먼저 염화칼슘 $\mathrm{CaCl_2}$, Calcium Chloride은 염소와 칼슘의 화합물로 조해성을 가지고 있어. 조해성이란 공기 중에 노출된 고체가 수분을 흡수하여 녹는 현상이야. 염화칼슘이 조해성을 가지는 이유는 분자구조를 살펴보면 알 수 있어. 염화 이온의 반지름은 약 181pm, 칼슘 이온의 반지름은 약 100pm로 크기 차이가 매우 커서, 물이나 이산화탄소와 같은 작은 분자를 흡수하여 결정 내 빈 공간을 채우려는 특성을 나타내. 이 때문에 염화칼슘이 공기 중의 물 분자와 결합하면서 수화 반응이 쉽게 일어나는거야. 이러한 조해성 때문에 염화칼슘은 자신 무게의 무려 14배 이상의 물을 흡수할 수 있어.

다음으로 실리카겔 $\mathrm{SiO_2nH_2O}$, Silica Gel은 다공성 물질로 미세한 구멍이 많아서 1g의 표면적이 800$\mathrm{m^2/g}$로 매우 넓어 물 분자를 잘 흡착해.

$$\mathrm{Na_2O_xSiO_2} + \mathrm{H_2SO_4} \rightarrow \mathrm{xSiO_2} + \mathrm{Na_2SO_4} + \mathrm{H_2O}$$ $$\mathrm{Na_2O_xSiO_2} + \mathrm{2HCl} \rightarrow \mathrm{xSiO_2} + \mathrm{2NaCl} + \mathrm{H_2O}$$


실리카겔은 위의 식과 같이 규산나트륨 $\mathrm{Na_2O_xSiO_2}$, Sodium Silicate 수용액을 황산 $\mathrm{H_2SO_4}$, Sulfuric Acid이나 염산 $\mathrm{HCl}$, Hydrochloric Acid으로 처리하여 생성돼. 반응 결과 생성된 물을 증발시키면 산화규소 $\mathrm{SiO_2}$, Silicon Dioxide 입자, 즉 실리카겔만 남게 돼. 이때 증발한 물이 원래 있던 공간이 텅 비게 되어 그물망상 구조가 형성되고 이 공간에 물 분자를 가두어 흡습이 이루어지는 거야.

너희는 미리미리 습기 제거제를 놓아서 나처럼 옷을 버리는 일이 없길 바라. 그럼 안녕~~!!

ALIMI 27기 무은재학부 조윤경

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