물과 드라이아이스, 몇가지 화학약품을 사용하면 마법의 성을 만들 수 있다. 이는 지시약의 색깔이 pH값에 따라 계속 변하는 현상을 이용한 것이다.
즐거운 여름방학이 다가오고 있군요. 여러분은 여름방학이 되면 무얼 가장 하고 싶은가요? 친구들과 수영도 하고, 여행도 다니고… 무엇보다 멋진 일은 시골에 내려가 시원한 돗자리에 누워 밤하늘의 별들을 바라보며, 마치 내가 동화 속의 주인공이 된 것 같은 기분에 흠뻑 빠져보는 일인 것 같아요.
아름다운 동화 속 주인공이 마술사의 마법에 걸려 있다면 여러분은 어떻게 하시겠어요? 물론 용감하게 주인공을 구출하러 가야겠죠. 자, 그렇다면 어디 한번 마법의 성으로 떠나 볼까요?
준비물
드라이아이스(아이스크림집에 가면 얻을 수 있어요), 염산, 암모니아수, 만능지시약(티몰 블루, 메틸 레드, BTB, 페놀프탈레인), 성 모양의 유리병
실험방법
1 우선 성을 물로 가득 채워준다.
2 1에 암모니아수를 약간만 넣는다.
3 2에 만능지시약을 넣어주면 보랏빛의 성이 된다.
4 드라이아이스를 성 안에 넣어준다.
5 성이 어떻게 변하는지 살펴본다.
드라이아이스의 정체는 무엇일까요? 그래요. 바로 이산화탄소입니다. 이산화탄소가 물에 녹게 되면 탄산이 되는데, 탄산은 산성을 나타내게 되니까 수소이온을 자꾸자꾸 내놓게 됩니다.
용액 속의 수소 이온이 얼마나 많이 있는지를 보기 쉽게 나타내기 위해 우리는 보통 pH를 사용하지요. pH는 0부터 14까지의 값을 갖게 되는데, 값이 클수록 염기성을 나타냅니다.
또 암모니아는 물에 녹으면 염기성을 나타내게 되니까 처음에 암모니아 수를 넣어주면 pH값이 대충 11 정도가 되어서 보라색을 나타내고, 점점 드라이아이스가 녹아서 수소이온이 많아지면 pH값이 감소하게 되어서 색이 자주색(pH 10), 남색(pH 9), 청색(pH 8), 녹색(pH 7), 노란색(pH 6), 주황색(pH 5)으로 변하게 됩니다.
그러고보니 색이 무지개색의 반대순서로 변하네요! 단지 마지막 빨간 색이 나타나려면 pH가 4 정도여야 하는데, 탄산은 25℃에서는 pH가 4.8 정도까지 밖에 변하지 않기 때문에 강한 산인 염산을 넣어주어야 하는 거예요.
이렇게 수용액이 pH값에 따라 색이 변하는 물질을 우리는 지시약이라고 부릅니다. 보통 지시약은 산성, 중성, 염기성에서 각각의 색을 나타내는데, 우리가 사용한 지시약은 '만능지시약'이라고 부르며, pH에 따라 7가지 색을 나타내고 있어요. 그렇다면 이 신기한 만능지시약을 만드는 방법을 한번 알아볼까요?
우선 티몰블루 0.005g, 메틸레드 0.012g, BTB 0.060g, 페놀프탈레인 0.100g을 1백mL 에탄올에 녹이고 0.05M 수산화나트륨 용액으로 녹색이 되게 한 뒤에 증류수로 2백mL로 묽히면 만능지시약이 완성됩니다. 우리에게는 아직 생소한 이름의 지시약이 많지요?
실험에 사용한 암모니아는 알다시피 지독한 냄새를 풍기는 물질입니다. 또 드라이아이스를 신기하다고 손으로 마구 잡으면 동상에 걸릴 수 있으니까 조심! 그러면 마법의 성 노래를 부르면서 다시 한번 아름다운 성을 만들어볼까요?
