1. 개요
Flame drying.실험실에서 플라스크 내부를 수분이 없는 조건으로 만들기 위한 기술이다. 토치 등을 이용해 플라스크를 가열하기 때문에 flame drying이라고 한다.
2. 설명
유리의 표면엔 물과 수소결합을 할 수 있는 산소가 노출되어있고, 이 때문에 유리는 물을 매우 잘 흡착시킨다. 물이 달라붙는 속도는 거의 순식간이고[1], 이런 물은 다른 용매로 씻어내도 제거가 쉽게 되지 않는다. 실험을 진행할 때, 시약들이 물과 반응하지 않거나, 오히려 물이 필요한 과정일 경우 아무래도 상관없다.하지만 시약이 물과 반응해서 소모된다면?
대량으로 반응시킨다면 그냥 시약을 약간 더 과량을 넣어버리는 것으로 해결할 수 있다. 하지만 그 시약을 mg 단위로 반응을 시킬 경우라면 이야기가 달라진다. 이 경우 필요한 시약의 상당히 큰 부분이 유리 표면의 물 때문에 망가질 수 있고, 그럴 경우 수득률이 굉장히 떨어지는 사태가 벌어진다.
이때 사용하는 방법이 본 항목에서 설명하는 Flame drying이다. 어디까지나 유리 표면에 묶여있는 수분을 쫓아내는 방법이기 때문에 플라스크에 들어갈 시약이나 생성물이 물이 반응하지 않는다면 굳이 할 필요가 없다.
3. 방법
1. 깨끗한 플라스크에, 교반(휘저음)에 필요한 마그네틱 바를 넣는다.2. 고무마개[2] 등으로 막는다.
3. 아르곤이나 질소를 계속해서 흘린다.[3] 기체가 유입되는 관과 빠져나오는 구멍을 뚫어둔다.
4. 토치로 플라스크를 가열한다.[4]
5. 가열하다 보면 테플론으로 된 마그네틱 바가 아주 약간 투명해진다. 이때 토치를 끄고 기체를 계속 흘려주면서 식힌다.[5] 만약 마그네틱 바가 완전히 투명해진다면 지나치게 가열한 것이다! 이 경우 플라스크를 흔들어 마그네틱 바를 굴려주며 빠르게 식히지 않으면 마그네틱 바가 분해되므로 주의하도록 하자.
6. 다 식었으면 실험을 진행해도 된다.
4. 주의사항
당연히 불을 사용하기 때문에 화상의 위험이 있다. 숙련자의 경우 그냥 맨손으로 플라스크의 목을 잡고서 시행하지만, 대단히 위험한 행동이다!! 화상을 입고 싶지 않다면 그냥 곱게 집게로 플라스크를 집어 들고, 장갑을 낀 채로 진행하자.또한 유리를 불로 가열해 엄청나게 뜨거워진 상태기 때문에 멋모르고 집었다간 화상을 입는 건 기본이고, 반사적으로 손을 떼게 되기 때문에 플라스크를 놓치게 될 것이므로 플라스크는 바닥으로 직행, 산산조각이 나서 일거리가 늘어날 것이다.
그렇다고 플라스크 받침대 같은 데다 두지 말자. 나무나 플라스틱으로 되어있으면 타버리거나 녹는다. 마찬가지로 플라스크가 엄청나게 뜨거운 상태기 때문에, 코르크 같은 것으로 만든 받침대에는 불이 붙는다!
그리고 플라스크의 한쪽 면만 계속 가열하면 과열되면서 유리가 녹아버린다(...) 그러면 플라스크의 모양이 변형되고, 얇아져서 깨지기 쉬워지므로 적당히 골고루 가열하도록 해야 한다.
[1]
실제로 수분이 전부 흡착한 유리 표면에선 물은 방울져있지만, 수분이 하나도 없는 상태의 유리에 물방울을 떨어뜨리면 순식간에 퍼져서 달라붙는다.
[2]
주로 얇은 고무막으로 된 septum을 사용한다.
[3]
이 둘은 대체로 시약들과 반응하지 않기에 많이 사용한다. 하지만 아르곤의 경우 밀도가 공기보다 무거워서 아래쪽으로 깔려서 채워지므로 외부 공기가 유입될 기회를 줄일 수 있어서 기왕이면 아르곤을 쓰는 편이 좋다.
[4]
당연하지만 이때 주변에 인화성 물질이 없는지 확인하자. 실험실에는 넘치고 넘치는 게 인화성 물질이다.
[5]
기다리는 게 싫다면 압축공기를 쐬어주어 식힐 수 있다. 단, 절대로 물로 식히면 안 된다. 아무리 내열 유리라도 물로 식히면 깨진다. 그리고 플라스크 깼다고 욕먹는다.
[6]
덤으로 실험실에서 사용하는 내열유리는 비싼(...) 유리라서 그냥 유리잔 하나 깬 거로 생각하면 심히 곤란하다.