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우유는 그 자체로도 식품이지만 발효식품인 버터나 치즈를 만드는 재료이기도 하다. 또 아교풀이나 그림물감을 만드는데도 사용된다. 그림물감의 색소를 고착시키는데 필요한 것이 바로 우유속 카세인. 우유로 만든 그림물감으로 겨울 하늘의 별과 달을 그려보자.

실험1. 색소만들기

왜 그럴까?

고체가 용액 속으로 녹아 들어가는 용해반응과 용액으로부터 분리돼 나오는 침전반응은 주요한 화학반응이다.

용해는 용매와 용질의 분자구조가 비슷할 때 잘 일어나는데, 기본 원리는 용매와 용질분자 사이의 인력과 용질분자들 사이의 인력차 때문이다. 용질분자들 사이의 인력보다 용지로가 용매 분자 사이의 인력이 강한 경우에는 용해가 잘 일어나지만, 반대의 경우는 용해가 잘 일어나지 않는다.

질산납을 물에 녹여 수용액을 만들 수 있는 이유도 질산납분자 사이의 인력보다 물분자와 질산납분자 사이의 인력이 크기 때문이다. 질산납수용액과 요오드화칼륨수용액을 섞으면 납이온과 요오드이온이 강하게 결합해 고체요오드화납을 형성하고 질산과 칼륨은 수용액에 이온상태로 남아있게 된다. 이때 요오드화납은 노란색을 띤다. 이런 반응을 침전반응이라고 하는데, 우리가 주변에서 보는 인공색소는 물질들이 반응할 때 만들어지는 침전을 이용한 것이다. 황산구리와 암모니아수도 반응해 하늘색의 수산화구리 침전을 만든다.
 

실험2. 물감 만들기

왜 그럴까?

우유에서 화학적으로 분리된 카세인은 색소의 고착제로서 그림물감의 주요성분이다. 우유단백질의 약80%를 차지하는 카세인은 인을 함유한 단백질로 칼슘과 결합돼 있다. 카세인은 열과 산에 의해 응고돼 흰 침전을 만든다. 알칼리 물질과 섞여 접착제를 만들고, 인조섬유, 플라스틱, 수성페인트의 원료로 쓰인다. 실제로 그림물감을 만들 때는 인공적으로 만든 색소에 카세인과 같은 고착제 외에 색상이 잘나오도록 하는 물, 아교, 고무질, 기름, 수지, 초, 합성수지 등을 섞어 만든다.
 

보너스실험. 카세인 액세사리

우유의 단백질인 카세인을 응고시켜 말린 것에 그림을 그려 액세사리를 만든다.