d라이브러리

팔랑팔랑~, 섭섭박사님이 멋진 색안경을 만들고 남은 셀로판지를 자랑했어요.
셀로판지를 이용해 재미있는 실험을 할 거라고 하시네요!
근데, 주머니에서 포비돈을 꺼내시는 이유가 뭐죠…? 어디 다치시기라도 한 건가요?

[도전, 실험!] 녹말로 보라색을 만들어라!

셀로판지는 색깔 놀이를 할 때 자주 쓰여요.
하지만 이번에는 색이 없는 투명한 셀로판지로 색깔 놀이 실험을 할 거예요.
투명한 셀로판지로 어떻게 색깔 놀이를 하냐고요? 답은 전분과 포비돈이 알려줄 거예요.

➊ 따뜻한 물을 담은 컵 두 개를 준비한 뒤 각각 전분과 포비돈을 넣는다.
➋ 투명한 셀로판지 두 개에 각각 전분물과 포비돈 용액을 넣는다.
➌ 셀로판지 위를 실로 묶어 주머니로 만든다.
➍ 전분물이 담긴 셀로판 주머니는 포비돈 용액에, 포비돈 용액이 담긴 셀로판 주머니는 전분물에 담근다.
➎ 한 시간 정도 지켜보며 결과를 관찰한다.

☞ 결과 : 전분물만 색이 변했다.
포비돈 용액과 전분물이 섞이면 색이 보라색으로 변해요. 전분 속에 들어있는 녹말이 포비돈 속에 들어있는 아이오딘(I)과 만나 결합하면 녹말의 구조가 변해 우리 눈에 보라색으로 보여요.
이번 실험에서 사용한 셀로판지에는 눈에 보이지 않는 미세한 구멍이 있어요. 입자의 크기가 작은 아이오딘과 물 분자는 이 구멍을 통과할 수 있지만, 상대적으로 입자의 크기가 큰 녹말은 통과할 수 없지요. 그래서 아이오딘이 셀로판지를 통과해 녹말이 있는 곳으로 이동하고 전분물만 색이 변한 거랍니다. 이렇게 셀로판지처럼 일부 물질만 통과시키는 막을 ‘반투과성 막’이라고 해요. 반투과성 막이 특정한 물질만 들여보내고 내보내는 현상을 ‘선택적 투과’라고 하지요.

[한걸음 더!]  우리 몸에서 일어나는 투과 현상!

선택적 투과는 우리 몸속에서도 흔히 볼 수 있는 현상이에요. 그렇다면 우리 몸속에서는 어떻게 선택적 투과 현상을 활용할까요?

선택적 투과가 일어나는 대표적인 장소는 바로 세포막이에요. 세포막은 세포의 구조를 유지하고 세포를 외부로부터 보호하지요. 또 세포 안팎으로 물질이 이동하는 통로 역할을 해요.

세포막은 ‘인지질’과 ‘막단백질’이라고 하는 물질로 구성되어 있어요, ‘인지질’은 물 분자와 쉽게 결합하는 성질을 지닌 친수성 부위와 물 분자와 잘 결합하지 않는 성질을 지닌 소수성 부위를 모두 갖고 있어요. 세포막은 두 인지질 분자의 소수성 부위가 서로 마주 보도록 결합하고 있지요. 그리고 친수성 부위가 각각 세포 내부와 외부에 접하도록 이중으로 막을 이뤄요. 이런 구조 덕분에 세포는 선택적으로 물질을 통과시킬 수 있어요. 먼저, 인지질의 틈보다 크기가 작은 분자들만 인지질을 통과할 수 있지요. 또 전기를 띠는 물질은 인지질의 소수성 부위와 성질이 달라서 통과하지 못해요.

그렇다면 인지질을 통과하지 못하는 물질을 세포 안으로 들여보내기 위해선 어떻게 해야 할까요? 예를 들어 나트륨(Na+)과 칼륨(K+) 이온은 신경 세포가 신호를 전달할 때 사용되는데, 전기를 띠기 때문에 인지질을 통과하지 못해요. 이때 인지질을 통과하지 못하는 물질은 ‘막단백질’을 이용해요. 막단백질은 필요한 물질만 선택해서 세포 안팎으로 물질을 들이거나 내보내는 선택적 투과가 일어나요. 특히 전기를 띠는 이온은 막단백질의 도움으로 세포 안팎을 출입하는데, 마치 막단백질의 이런 모습이 통로 같다고 하여 ‘이온 통로’라고도 한답니다.

[실험 하나 더!] 젤리를 더 많이 먹을 수 있는 방법은?

어느새 텅텅! 젤리는 왜 이렇게 양이 적은 거야? 젤리를 마음껏 먹고 싶던 섭섭박사님은 젤리 크기를 키우기로 결심했어요! 그런데 왜 그릇에 물을 받아오시는 거죠?

➊ 컵 세 개에 물을 넣는다. 이 중 두 개의 컵에는 각각 소금과 설탕을 한 스푼씩 녹인다.
➋ 생수, 소금물, 설탕물이 담긴 컵에 젤리를 한 개씩 넣는다.
➌ 8시간 정도가 지난 후, 젤리들의 크기를 비교한다.

☞ 결과 : 생수, 설탕물, 소금물 순으로 젤리의 크기가 부풀었다.

젤리의 크기가 변한 이유는 ‘삼투 현상’ 때문이에요. 삼투 현상이란 물이 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동하는 현상을 말해요. 삼투 현상은 반투과성 막이 물만 통과시키는 게 특징인데, 젤리의 껍질이 바로 반투과성 막 역할을 한 거죠.
세 개의 젤리 모두 바깥의 용액보다 젤리 속의 농도가 더 높아요. 그래서 농도가 낮은 용액의 물이 농도가 높은 젤리 속으로 이동하지요. 설탕물도 생수와 마찬가지로 젤리의 속이 바깥 설탕물보다 농도가 높지만, 설탕이 녹아있기 때문에 설탕물과 젤리 속의 농도 차이가 작아요. 그래서 생수에 담은 젤리보다 적게 부풀지요.
한편, 소금물에 담근 젤리는 설탕에 넣은 젤리만큼 부풀지 않아요. 그렇다면 소금을 여러 스푼 녹인 물에 젤리를 담그면 어떻게 달라질까요? 소금을 많이 넣을수록 농도가 높아져 젤리가 점점 쪼그라드는 걸 관찰할 수 있답니다.