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과동이 : 쌤! 저 마술사가 될 거예요. 학교 친구들 몇 명이 교육봉사를 하러 가는데요. ‘호그와트 마법학교’라는 제목을 붙인 마술쇼를 하려고요. 반응이 좋으면 정기적으로 할 수 있을 것 같아요.

정훈 쌤 : 정말 기특한 생각을 했네요. 한번 가서 빨래, 청소하는 데 일손을 보태는 것뿐만 아니라 정기적으로 교육봉사까지 한다면 더 욱 의미가 있겠네요. 과동이는 과학을 좋아하고 잘 하니까 잘 할 수 있을 거예요.

과동이 : 제가 특별히 선생님께 한 가지 보여드릴게요.

쌤 : 영광이에요.

과동이 : 쌤. 콜라와 사이다 중에 뭘 마시고 싶으세요?

쌤 : 사이다를 마시고 싶은데요.

과동이 : 어라. 저는 쌤이 콜라를 좋아하시는 줄 알고 콜라를 사왔는데 어쩌죠? (웃음) 걱정 마세요. 마술사 과동이가 이 콜라를 사이다로 금세 바꿔 드릴게요. 이렇게 쒜끼쒜끼~ 흔들면 콜라가 사이다로 바뀝니다.

쌤 : 정말 신기하네요. 그럼 어디 한번 마셔볼까.

과동이 : 아, 아! 마시는 건 안 돼요. 사실 이건 진짜 콜라, 사이다가 아니거든요.

쌤 : 뭔지 알 것 같은데? 요오드 용액이군요.

과동이 : 네. 맞아요. 요오드 용액이 들어 있는 속칭 ‘빨간약’을 이용했어요. 요오드 용액을 물에 섞으면 갈색을 띠어요. 요오드를 좀 더 넣으면 색이 진해져서 콜라처럼 보여요. 이것을 콜라라고 소개하는 거죠. 근데 여기에 비타민C를 섞으면 수용액의 색이 투명해 져요. 콜라 뚜껑에 비타민C를 잘 붙여 두고 병을 흔들어서 비타민을 섞는 거예요.

쌤 : 그런데 왜 요오드 용액에 비타민C을 넣으면 색이 투명해질까요? 과동이는 알고 있나요?

과동이: 거기까지는 잘…….

쌤: 산화·환원반응 때문이에요. 분자나 원자, 이온이 갖고 있던 전자를 잃으면 ‘산화’, 전자를 얻으면 ‘환원’이라고 합니다. 분자 상태의 요오드(I2)가 녹아 있는 수용액은 갈색을 띱니다. 비타민C, 즉 아스코르빈산은 항산화제로도 잘 알려져 있어요. 자신은 산화하면서 다른 물질의 산화를 막아 환원시키는 물질이에요. 아스코르빈산이 내놓은 전자와 요오드(I2) 분자가 결합해 요오드화 이온(I-) 두 개로 바뀝니다. 이렇게 I- 이온이 녹아 있는 수용액은 투명한 색을 나타냅니다. 요오드가 환원됐기 때문이죠.

과동이: 아하! 그걸 아이들에게 잘 설명해야겠어요.

쌤 : 산화·환원은 다른 방법으로도 정의할 수 있답니다. 산소와 결합하는 것을 산화, 분리되는 것을 환원이라고 하기도 하죠. 이걸 이용한 다른 마술을 하나 알려 줄까요?

과동이 : 네! 몇 가지 더 있어야 교육봉사에 좋을 것 같아요.

쌤 : 일명 원하는 색으로 바뀌는 칵테일이랍니다. 이 마술을 하려면 포도당과 수산화칼륨, 인디고카민 지시약이 필요해요. 인디고카민지시약은 인디고카민 1g을 물 100ml에 녹여 1% 농도로 만든 것입니다. 일단 플라스크에 물 250ml, 포도당 3g, 수산화칼륨 5g을 넣으세요.

과동이 : 수산화칼륨을 녹인 비커가 뜨거워요. 발열반응이군요.

쌤 : 여기에 인디고카민 지시약 5~10ml를 넣어 봅시다. 인디고카민을 넣은 플라스크 속 용액의 색은 어떤가요?

과동이 : 초록색이에요. 근데 이거 왜 이러죠? 쌤! 용액이 빨간색으로 변했어요. 어라! 이젠 노란색으로 변했어요.

쌤 : 그럼 이제 색이 변한 플라스크를 살살 흔들어 보세요.

과동이 : 다시 빨간색이 됐어요.

쌤 : 이걸 다시 강하게 흔들면, 이렇게 다시 초록색으로 변한답니다. 가만히 두면 다시 빨간색, 노란색으로 돌아가요.

과동이 : 우와. 짱 멋있어요. 비밀이 뭐예요?

쌤 : 비밀은 바로 인디고카민 지시약입니다. 인디고카민은 산화·환원 지시약이에요. 산화된 정도에 따라 빨간색이나 초록색을 띠죠. 인디고카민이 용액 속의 산소와 결합해 많은 양이 산화되면 용액은 초록색을 띱니다. 그런데 가만히 두면 포도당이 산소를 흡수하면서 인디고카민은 환원되죠. 그러면 노란색을 나타냅니다. 다시 용액을 흔들면 공기 속 산소가 용액 속으로 들어오면서 인디고카민과 결합하죠. 인디고카민은 다시 산화되고 붉게 변합니다. 더 강하게 흔들면 더 많이 산화되고 이때는 다시 초록색으로 바뀌죠.

과동이 : 정말 신기해요. 이 용액 계속 쓸 수 있는 거죠?

쌤 : 가끔 마개를 열어서 산소를 공급해야 해요. 산소가 다 소모되면 색깔 변화가 잘 나타나지 않으니까요.

과동이 : 쌤. 용액의 성질에 따라 색이 달라지는 지시약은 양배추 지시약이나 메텔렌블루 지시약처럼 많잖아요. 이런 걸 이용하면 더 다양한 마술을 할 수 있을 것 같아요. 물론 절대로 마셔서는 안돼요.