실리카겔에 대해 알아보자(in 실험실)

실리카겔의 정의

실리카겔은 비교적 투명한 동그란 구 형태의 고체로 무정형(확실한 형태가 없는, amorphous)및 다공성(구멍이 많은, porous) 형태의 이산화규소(실리카, Silica)이다.

분자식으로 SiO₂·nH₂O로 나노미터 규모의 공극과 기공이 있는 교대되는 규소(Si)와 산소(O) 원자의 불규칙한 3차원 구조로 구성되어 있다. 공극은 물이나 다른 액체를 포함할 수도 있고, 가스나 진공으로 채워질 수도 있다. 유안으로는 매끈한 유리알처럼 보이지만 실제로는 스펀지처럼 수많은 미세한 구멍이 나있는 구조이다.

SiO2의 분자구조 (출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki)

 

이와 같은 이유로 크기에 비해 매우 넓은 표면적을 가지고 있어 수분이나 작은 분자들을 흡착하는 능력이 뛰어나고 용매를 잘 빨아들인다. 물의 경우엔 실리카겔에 흡수되거나 수화물이 되는 게 아니라 단지 표면에만 달라붙는 개념으로 흡착(Absorption)이라고 할 수 있다. 

실리카겔의 겉모습

 

일상에서의 실리카겔

일상생활에서도 실리카겔을 쉽게 볼 수 있는데 조미김이나 말린 육포, 의약품 포장 등 습기 방지를 위한 흡습제로 사용한다.  흔히 아래와 같이 '인체에는 무해하나 먹지 마세요'라는 문구가 작성된 비닐이나 흰색 봉투를 생각하면 된다.

 

실험실에서의 실리카겔 

 

일반적인 실리카겔의 경우 정말 투명하지만, 실험실에서 사용하는 실리카겔은 색상이 있다. 이는 실리카겔의 흡습여부를 육안으로 판단하기 위함이다. Blue Silicagel이라고 하는데, 흡습능력이 있을 때는 파란색을 나타내다가 능력이 떨어지는 경우 분홍색으로 색이 변한다. 이는 실리카겔에 이염화 코발트를 포함하고 있으므로 먹으면 안 된다. 

판매중인 블루 실리카겔(출처 : 대정화금 홈페이지)

 

이러한 Blue Silicagel을 실험실에서 사용하는 곳은 바로 저울(in Balance) 내이다. 검체의 무게를 잴 때 검체가 저울에서 노출되는데 이때 발생할 수 있는 수분노출을 최소화하기 위함이다. 저울 유리 내에 비커를 두고 안에 실리카겔을 넣어서 저울 내에 습기가 차는 것을 방지한다.

저울 내에 비커를 두고 안에 실리카겔을 넣으면 검체 칭량시 흡습을 방지할 수 있다

 

 

실리카겔은 재사용이 가능한데 색이 파란색 -> 분홍색으로 변하여 흡습 됨을 확인했다면 건조기(Dry oven)로 120℃ 이상으로 하루종일 건조하면 색상이 다시 파란색으로 돌아오는 것을 확인할 수 있다.

이렇게 흡습 되면 건조하고, 다시 사용함으로써 무제한(?) 재사용이 가능하다.

 

실험실에서 사용하는 실리카겔(출처 : 나무위키)

실리카겔을 마치며

실리카겔은 다양한 분야에서 흡습 방지를 위해 사용되고 있다. 실험실에서는 저울 내에 보관하여 검체의 흡습을 방지함으로써 실험의 정밀, 정확도를 높이는 데 도움이 될 수 있으므로 적극적으로 활용해 보도록 하자.