2011 학년도 1 학년 융합과학 수업자료 046 물의 소독과 세제. 물의 성질 인간은 공기 없이는 3 분, 물 없이는 3 일, 음식 없이는 3 주 동안 생존할 수 있다고 알려진 것. 혈액은 94% 가 물로 이뤄져 있다. 이에 ‘ 혈액 = 물 ’ 이라 봐도 무방하다.

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1 2011 학년도 1 학년 융합과학 수업자료 046 물의 소독과 세제

2 물의 성질

3 인간은 공기 없이는 3 분, 물 없이는 3 일, 음식 없이는 3 주 동안 생존할 수 있다고 알려진 것. 혈액은 94% 가 물로 이뤄져 있다. 이에 ‘ 혈액 = 물 ’ 이라 봐도 무방하다. 혈액이 하는 일은 산소 운반뿐만이 아니라 생 명유지에 필요한 영양소도 운반한다. 체내의 수분이 1~2% 만 떨어져도 갈증을 느끼며 10% 가 손실되면 탈수증을 일으 키고 20% 가 손실되면 사망에 이른다. 333 생존 법칙

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5 우리 몸의 약 70% 인간 수정란의 97% 신생아 80% 지구 표면의 약 70.8% 물

6 가열 곡선 물 에탄올

7 물 질물철알루미늄은수은 화학식 H2OH2OFeAlAgHg 비열 4.180.460.880.230.13 몇 가지 물질의 비열 (J/g ℃, 20 ℃ )

8 물 질화학식분자량녹는점 ( ℃ ) 끓는점 ( ℃ ) 메 탄 CH 4 16-183-161.5 암모니아 NH 3 17-77.7-33.4 물 H2OH2O180100 황화수소 H2SH2S34-86-61.0 몇 가지 물질의 녹는점과 끓는점

9 온도에 따른 물의 밀도 변화

10 같은 양의 액체 방울을 떨어 뜨렸을 때 액체 방울의 모양 비교

11 물에는 많은 물질이 녹는다. 혈액 바닷물 혈장단백질 (9%) 무기염류 (0.85%) 포도당 (0.1%) 등 1000g 중 물 956g, 염류 35g NaCl 27.21g, MgCl 2 3.81g MgSO 4 1.66g, CaSO 4 1.26g K 2 SO 4 0.86g, CaCO 3 0.12g

12 물의 특성으로 인해 나타나는 여러 가지 현상을 제시해 보자. 얼 때 부피가 팽창한다. 온도가 잘 변하지 않는다. 표면장력이 크다. 용해성이

13 물의 위생적 관리

14 오염된 물로 인해 고통 받는 아이들

15 물의 정수 과정 침전 여과 소독

16 물의 소독 방법 자외선 소독 오존 소독염소 소독

17 하수 처리 과정 하수 처리 과정에 대한 영상을 보고 하수 처리 과정에 대한 영상을 보고 각 과정의 내용을 간단히 정리해 보자. 각 과정의 내용을 간단히 정리해 보자.

18 우리 모두가 깨끗한 물을 사용하기 위해 내가 할 수 있는 것은 무엇일까 ?

19 Page No. 6 인류의 4 대 문명 발상지

20 1) Page No. 6 물의 중요성 [4] 물 의 소 독

21 1) Page No. 6 물의 중요성 물의 기능 [4] 물 의 소 독

22 1) Page No. 6 물의 중요성 인체의 물수지 (1 일 생리적 필요량 ) 섭 취 량 (mL/ 일 ) 배 출 량 (mL/ 일 ) 음식물 1,000 뇨 1,400 음용수 1,500 땀 500 산화 250 변 350 호흡기 500 계 2,750 계 ※산화 ( 酸化 ): 인간의 체내에서 음식물이 연소하여 Energy 화 될 때 물이 생성 ※성인의 경우 1 일 약 2,750mL(1.5L PET 음료수병의 약 2 배량 ) 의 물을 섭취하고 또 같은 양을 배출해야만 생명을 유지 [4] 물 의 소 독

23 2) Page No. 6 물의 정수과정 물의 정수 과정 동영상 http://www.youtube.com/watch?feature=pl ayer_detailpage&v=XpNefjodAE8www.youtube.com/watch?feature=pl ayer_detailpage&v=XpNefjodAE8 [4] 물 의 소 독

24 2) Page No. 6 물의 정수과정 물의 정수 과정 개념도 [4] 물 의 소 독

25 2) Page No. 6 물의 정수과정  취수장에서 퍼 올린 물은 착수정 ( 침사지 ) 에서 오염 물질 중 비중이 작아 물에 뜨는 고체 물질 을 거름체와 같은 스크린 장치를 이용하여 제 거하고 비중이 큰 입자는 물의 움직임을 줄여 가라앉게 하여 분리, 제거한다. [4] 물 의 소 독

26 2) Page No. 6 물의 정수과정 [4] 물 의 소 독 물의 정수 과정

27 2) Page No. 6 물의 정수과정  착수정을 통과한 물에 수산화칼슘 (Ca(OH) 2 ) 과 황산알루 미늄 (Al 2 (SO 4 ) 3 ) 을 넣으면 수산화알루미늄 (Al(OH) 3 ) 을 형 성하여 부유 물질과 박테리아를 엉기게 한다 ( 플록 형성 )  Ca(OH) 2 + Al 2 (SO 4 ) 3 → 2Al(OH) 3 + 3CaSO 4 [4] 물 의 소 독

28 2) Page No. 6 물의 정수과정 [4] 물 의 소 독

29 2) Page No. 6 물의 정수과정 물의 소독 1. 상온에서 기체 상태인 염소 (Cl 2 ) 는 물에 녹아 산화력이 강한 하이포아염소산 (HClO) 을 생성하여 살균 표백 작용 을 한다. Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO, HClO → HCl + [O] 2. 살균제로 사용한 염소는 물속의 유기물과 반응하여 발 암성 물질인 트리할로메탄 (THM) 이 생성되는 경우가 있 으므로 염소 (Cl 2 ) 대신 오존 (O 3 ) 을 많이 사용 ( 유럽 ) 한다. [4] 물 의 소 독

30 2) Page No. 6 물의 정수과정 종류염소오존 방법 Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO 공기 중에서 고압 전류를 흘려서 오존 생성 장점 적은 비용, 조작 간편, 잔류 효과 ↑ 살균력 ↑, 유해 부산물 없음 단점 독성, THM 생성 ( 발암물질 ) 비용 ↑, 조작 복잡, 잔류 효과 ↓ 염소 소독과 오존 소독의 비교 [4] 물 의 소 독 물의 소독

31 2) Page No. 6 물의 정수과정 [4] 물 의 소 독 물의 소독

32 Page No. 6 계면활성제의 작용 1. 페트리 접시에 물을 조금 넣고 그 위에 기름 을 약간 떨어뜨린다. 2. 이쑤시개 끝에 세제 ( 비누, 합성세제 ) 를 조금 묻혀 기름에 살짝 대어본다. [5] 세 제

33 1) Page No. 6 세제 [5] 세 제

34 2) Page No. 6 계면활성제  분자내에 물과 친화성이 큰 친수성기와 기름과 친화성이 큰 소수성기를 모두 가지고 있는 물질.  계면활성제는 흡착성, 세척력, 유화 작용, 분산력 등을 갖고 있어 특성에 따라 세척제, 섬유 유연제, 유화제, 정전기 방지제, 윤활유 첨가제로 이용 비누, 합성세제  대표적인 계면활성제 : 비누, 합성세제 [5] 세 제

35 2) Page No. 6 계면활성제 친수성기에 따른 계면활성제의 분류 분 류친수성기특 징용 도 음이온성 -COO - Na + -SO 3 - Na + 세척력 강함. 센물 및 해수에서도 사용 비누. 분말비누. 세탁 비누. 삼푸 양이온성 -N + (CH 3 )Cl - 섬유에 흡착되면 방 수 및 유연성 증가 섬유 유연제 콘크리트방수제 양쪽성 독성작고 살균력 강 해 소독작용 있음 섬유유연제 정전기 방지제 비이온성 -O(CH 2 CH 2 )n-H 내산성, 내염기성 강 함. 유화작용 강함 양모의 유연제 정전 기 방지제 [5] 세 제

36 3) Page No. 6 비누 1. 비누의 생성  유지를 수산화나트륨 수용액과 함께 가열하여 비누화 반응 을 시키면 고급 지방산의 염인 비누와 글리세롤이 만들어 진다.  유지를 가수 분해하여 얻은 지방산과 수산화나트륨과의 중화 반응으로 얻는다. [5] 세 제

37 3) Page No. 6 비누 2. 비누의 성질  물에 녹아서 콜로이드 상태로 되고 수용액은 염기성을 나타낸다. [5] 세 제 RCOONa + H 2 O → RCOOH + Na + OH + -

38 3) Page No. 6 비누 2. 비누의 구조 [5] 세 제 비누 분자 (CnH2n+1COO-Na ) 는 물과 친한 친수 성의 -COO-Na 와 기름과 친한 친유성의 H 2 n+1― 로 구성되어 있다. + +

39 3) Page No. 6 비누 3. 비누의 세탁 작용  비누가 물에 녹으면 친유성기는 안쪽을 향하고 물과 친화 력이 큰 친수성기는 바깥쪽으로 배열하여 콜로이드 크기의 공모양 ( 미셀 ) 을 이룬다.  비누가 옷감 위의 때에 닿아 친유성 부분이 때 속에 녹는다.  때 사이의 인력이 감소하여 때가 섬유로부터 분리되어 미셀 속에 갇힌다.  미셀 속에 갇힌 때는 섬유에 달라붙지 못하고 물에 씻겨 내려 간다. [5] 세 제

40 3) Page No. 6 비누 [5] 세 제 3. 비누의 세탁 작용

41 3) Page No. 6 비누 4. 비누의 단점  비눗물은 가수분해로 인하여 약한 염기성을 나타내므로 염기에 약한 섬유, 즉 동물성 섬유 ( 모직물 ) 의 세탁에는 적 당하지 않다.  Ca 2+ 이나 Mg 2+ 이 포함된 센물에서는 비누가 이들 이온 과 반응하여 앙금이 생성되므로 거품이 잘 생기지 않고 때가 잘 빠지지 않는다. 2RCOONa + Ca 2+ → (RCOO)2Ca↓ + 2Na +  비눗물에 산을 가하면 지방산이 유리되므로 산성 용액에 서는 사용할 수 없다. RCOONa + HCl → RCOOH + Na + + Cl - [5] 세 제

42 4) Page No. 6 합성세제 1. 합성세제의 종류 ABS(Sodium Alkylbenzene Sulfonate) : 초기에 개발된 대표적인 합성 세제로 1941 년에 개발되어 싼 가격과 우수한 세척능력으로 1960 년대 까지 사용량이 급증하 였으나, 가지가 많이 달린 분자 구조를 이루고 있어 폐수 중에 서 생물에 의한 분해가 쉽지 않고 ( 경성세제 ) 강물의 거품 일기, 어류, 인체에 대한 유해성으로 인해 1980 년대부터 사용이 금 지되었다. [5] 세 제

43 4) Page No. 6 합성세제 1. 합성세제의 종류 LAS(Linear Alkylbenzene Sulfonate) : 용해성이 좋고 세척력과 경제성이 양호하여 현재 대부분 의 합성 세제에 사용된다. 선형 구조를 이루고 있어 ABS 에 비해 미생물에 의한 분해가 잘되긴 하지만 LAS 역시 하천 바 닥이나 어류의 체내에 축적되어 수질오염의 원인이 된다. [5] 세 제

44 4) Page No. 6 합성세제 2. 합성세제의 구조 비누처럼 친수성기와 친유성기로 구성되지만, 비누의 친수성 기가 카르복시기 (-COO-) 인 것과는 달리 세제의 친수성기는 황 산기 (-OSO3 2- ) 나 아황산기 (-SO3 2- ) 이다. [5] 세 제

45 4) Page No. 6 합성세제 3. 합성세제의 첨가물 표백제와 광택제 인산염 친수성 고분자 효소 : 센물에서도 세탁 능력이 떨어지지 않게 한다. 물의 부영양화를 일으키므로 최근에는 탄산나 트륨이나 제올라이트를 첨가하기도 한다. : 옷감을 희게 만들거나 옷감의 색 을 더 밝게 보이게 한다. : 떨어져 나온 때가 다시 옷에 부착 되는 것을 막는다. : 분해시키기 어려운 단백질이나 지방 성분의 때를 분해한다. [5] 세 제

46 4) Page No. 6 합성세제 4. 합성세제의 장점  수용성이 좋아서 빨리 용해되고 헹구기 쉽다.  칼슘이나 마그네슘 이온과도 침전이 덜 생겨서 센물에도 사용할 수 있다.  해수, 산성, 알칼리성에서도 사용할 수 있다.  거품이 잘 생기며 침투력이 우수하다.  자체가 중성이므로 중성세제를 만들 수 있다.  값이 싸고 원료의 제한을 덜 받는다. [5] 세 제

47 6) Page No. 6 합성세제 5. 합성세제의 단점  ABS 나 LAS 등의 석유화학 부산물을 계면활성제로 사용하 기 때문에 그 자체가 독성이 있을 뿐만 아니라 물에 녹아서도 6-7 일만에 60% 정도만이 생분해가 되는 관계로 수질오염의 주요원인이 되고 있다.  빨래, 그릇 세척 및 머리를 감을 때 합성 세제가 손이나 머 리, 피부, 눈의 점막을 통해서 체내에 흡수되므로 그 심각 성이 큰데 주부습진, 머리카락이 빠지거나 변색되게 한다. [5] 세 제

48 6) Page No. 6 합성세제 6. 합성세제와 비누의 비교 구 분구 분 합 성 세 제 합 성 세 제비 누비 누 세탁 온도 용해성 좋고 찬물에서도 세 척력 우수 찬물에서 용해성 낮아 세척 력 떨어짐 물의 경도 센물에서도 세척력 양호 ( 경 수연화제 ) 센물에서 금속이온과 결합 금속 비누 생성 세척력이 낮 다. 세탁수 재사용 오염물질 재부착 방지제가 들어있어 3 회 정도 재사용 가능 오염물질이 재부착되어 옷 에 남는다. 세척력 때의 종류에 따라 다양한 종 류가 있어 세척력이 우수 제품의 종류가 한정. 센물에 서 세척력이 급격히 떨어짐. [5] 세 제