KOSEN 한인과학기술자네트워크

친환경관련된 실험을 진행하시면 좋을것 같은데요. 저희도 학부생들한테 하는 실험인데요. 고등학생에게도 진행하시면 좋을것 같습니다. 이론으로는 태양전지를 설명해주시고 태양전지쪽에서 염료감응형 태양전지의 장단점을 설명하시고 실험을 진행하시면 될 것 같습니다. 일단 첫날에는 식물을 선정하셔서 간단히 알콜을(에탄올이면 충분) 이용하여 추출하시는 방법들을 설명하시면서 시간이 지날것 같습니다. 다음날은 추출된 물질들의 종류들이 많기때문에 윗분이 말한것처럼 크로마토그래래피법을 설명하시면서 여러가지 물질들이 추출되는데 이중에 태양전지에 사용되는 염료로 사용되는 것들은 구조등에 의해 효율이 좋을 수도 안 좋을 수도 있다는 설명등을 하시면 좋을 것 같습니다. 아울러 첫날에 학생들이 선택한 식물에는 어떤 종류의 물질들이 있는지 조사해보라고 하시면 됩니다.

고등학생을 대상으로 화학 실험을 진행하려면 아스피린 합성 정도면 괜찮을 것 같습니다. 
특별히 어려운 반응이 아니면서 유명한 약이고 또 웹에도 보면 많이 진행을 하셨네요.
"고등학교 화학실험" 이란 교제도 있는 것으로 봐서는 쉽게 접근하실 수 있을 것 같습니다. 유기합성 실험이라서 보통 후드 장비가 있는 곳에서 해야 하는데, 이 부분이 조금 걸리기는 합니다. 환기를 잘 하거나 너무 많은 양의 화합물을 사용하지 않으면 조금 냄새가 덜할 것 같네요.
 

카페인 추출 실험은 어떤가요? 고등학교의 정성실험과 연관이 있다고 생각됩니다. 2-3일동안 매번 다른 물질을 이용하는 것 입니다. 

초, 중, 고등학교에서 간단하게 실험할 수 있는 건 크로마토그래피라는 실험입니다.
여러가지 색의 수성사인펜과 거름종이, 집게, 그리고 물만 있으면 되는 간단한 실험입니다.
빨간색, 노란색, 파란색을 기본으로 이 세가지를 섞어서 여러가지 색을 만듭니다.
초록색, 검은색, 분홍색, 갈색 등등 수많은 색이 어떤 색깔들의 조합으로 만들어 졌는지 알 수 있는 실험입니다.
https://www.edunet.net/nedu/contsvc/viewWkstCont.do?clss_id=CLSS0000000363&menu_id=82&contents_id=7d6ff56c-e7e0-477f-b7cb-b82d67ae6b26&svc_clss_id=CLSS0000018057&contents_openapi=naverdic
참조하시면 쉽고 간단하게 실험할 수 있을겁니다.
유성사인펜을 사용하고 이동상을 물이 아닌 유기용매를 사용하면 더 또렷하게 구분할 수 있을텐데 그건 유기용매(화학약품)와 환기시설이 있어야 해서 일단 물을 사용하는 위의 방법을 해보시기 바랍니다.
그리고 조금 어렵긴 한데 위의 방법으로 가을에 여러가지 색의 단풍잎에서 카로틴, 안토시안, 엽록소 등을 추출해서 확인하는 방법이 있는데 이 실험은 알콜과 농축기 같은 장비가 필요해서 장비가 있는 학교라면 해보는 것도 좋겠습니다. 물론 여려가지 색의 꽃잎을 사용해도 됩니다.

전 개인적으로 seed77님에 추천 내용이 맘에 듭니다.
우선 식물에서 알콜로 추출하는 것은 다양한 물질을 간단하게 추출이 가능하고, 넓은 접시에 놔두면 알콜이 휘발되서 자연스럽게 물질을 얻을 수 있죠.

또 이 물질을 적당한 용매에 녹여서 크로마토그래피 실험을 하고, 여기에 클로로필이 등의 구조와 태양전지의 원리 등을 함께 설명해간다는 부분이 인상적이네요.

제가 비슷한 흐름으로 실험테마를 한 가지 추천 드리고 싶습니다.
azobenzene [cas no. : 103-33-3] 을 이용한 실험 입니다. 비교적 저렴한 물질로 매우 소량으로 실험이 가능합니다. 간단하게 이 물질의 성질을 성명드리자면 염료에서 흔히 발견되는 화학구조( azo계 염료)인  -N=N- 핵심구조를 가진 물질로 자외선에 의해 이성질화 반응이 일어나고 이런 성질을 이용해서 아조벤젠에 전자 수용체와 공여체 그룹을 연결하면 염료감응형 태양전지, 광변색염료 등에 활용될 수 있습니다. 

Exp. 1. 용해도 실험(아조벤젠, 작은 약수저, 작은 유리 바이알 또는 유리판, 몇 가지 용매, 스포이드, 이쑤시게, 나무젓가락 등 저을 수 있는 기구)
유리 바이알(vial, 작은병) 여러 개에 아조벤젠을 조금씩 넣어 놓고 여기에 다양한 용매를 떨어뜨려서 녹는 정도를 관찰하는 실험(유리판에 아조벤젠을 조금씩  몇 군데 놓고 여기에 용매를 떨어뜨려 용해 과정을 관찰하는 방식도 가능)
물, 알코올, 아세톤, 휘발유, 식용유, 물파스, 식초 등 활용가능. 아세톤에 녹인 용액을 물에 떨어뜨려서 석출되는 과정을 보여주는 것도 좋음

Exp. 2. 아조벤젠의 광이성질화 반응(아세톤, 아조벤젠, 스포이드, TLC plate, 모세관, 작은 전개병, 전개용매, UV램프)
본 실험은 아조벤젠이 자외선을 받으면 빛에 의해 Cis-trans 이성질화 반응이 일어나는 것을 이용하는 것으로, 이성질화가 일어난 후에는 크로마토크래피로 이를 분리해서 전후 변화를 확인하는 것 입니다. 아조벤젠 자체가 색깔을 띠기 때문에 TLC로 전해할 때 spot이 2개로 분리되는 것을 육안관찰이 가능합니다.
UV램프는 별도로 사지 마시고 식기 살균기처럼 형광등 형태의 살균램프가 장착된 것을 이용하시면 됩니다. 

Exp. 3 아조벤젠 환원반응(작은 바이알, azobenzne, 아세톤, Zn 분말, NH4Cl 포화수용액)
작은 바이알에 아조벤젠을 아세톤에 녹인 용액과 Zn분말과 NH4Cl 포화수용액을 넣고 뚜껑을 막은 뒤 흔들면 붉은색 용액이 무색투명해집니다. 이는 아조벤젠에 -N=N- 결합 중 가운데 이중 결합이  -NH-NH-로 환원되면서 색깔이 없어지는 것입니다.

아조벤젠은 환원되고 Zn은 산화되는 산화환원반응 이므로 산화환원 반응에 대해 이야기해봐도 좋고 아조벤젠이 왜 붉은색을 띠는지, 환원되면 붉은색이 왜 없어지는지 이야기해보면 좋을 것 같습니다.

가급적 간단한 기구나 시약으로 구현 가능한 테마를 소개해봤습니다. 도움이 되었으면 좋겠네요

생활속의 산염기 적정 실험을 하면 좋을것 같은데 2-3일 걸리는 실험은 고등학교에서 할수 있는게 . .크로마토 그라피도 몇분 안걸리고 아스피린 합성도 몇시간 안걸리고.
태양 감응 염료 전지를 간단히 제조 하면 그정도 시간이 걸리듯 싶으네요..

윗분들 많이 추천해주셨네요.
저도 아스피린 합성 추천드리고, 합성 후 물질 구조 분석으로 NMR, FTIR 등 측정하는 분석까지 진행하면 좋을 것 같습니다.
태양전지는 염료감응형 태양전지의 경우 키트로도 많이 나와있지만 최근 높은 효율을 보이는 페로브스카이트 태양전지를 제작하는 것도 좋을 것 같습니다.

아세트살리실산 학부때 이론교육과 실습위주로 교육했었는데 건조까지 2일 공정으로 쉽고 유기합성에 도움을 줄수 있을거같네요...