산과 염기 - pH, 지시약

안녕하세요.

제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.

비커에 여러가지 색깔의 용액이 담겨있네요. 참 예쁘죠?

물감을 이용해서 이렇게 만들수도 있지만, 여러 종류의 지시약과 다양한 성질의 용액을 섞어서 이렇게 예쁜 색깔로 만들 수 있답니다.

이제 그 방법을 알려드릴텐데요.

먼저 초등학교때 배웠던 산, 염기, pH에 대해서 복습하는 것부터 시작해보겠습니다.

*** 산과 염기

중학교 과학 과정에서는 산과 염기를 정의할 때 수용액에서 이온화하여 어떤 이온을 내어놓는지를 기준으로 합니다.

■ 산 (Acid)

수용액에서 이온화하여 '수소 이온'을 내놓는 물질이며, 대부분 신맛이 납니다.

산이 가지고 있는 공통적인 성질을 '산성'이라고 합니다.

■ 염기 (Base)

수용액에서 이온화하여 '수산화 이온'을 내놓는 물질이며, 대부분 쓴맛이 납니다.

염기가 가지고 있는 공통적인 성질을 '염기성'이라고 합니다.

※ 수용액 [水溶液]

- 한자 풀이: 물 水, 녹일 溶, 진액 液

- 어떤 물질을 물에 녹인 용액을 말합니다. (물이 용매인 용액)

*** pH

■ pH (수소 이온 농도 지수)

수용액 속에 들어 있는 수소 이온의 농도를 0~14 범위의 숫자로 나타낸 것입니다.

수소 이온의 농도를 계산한 뒤 그 '역수'를 나타내기 때문에 숫자가 작을수록 수소 이온의 농도가 높다는 것을 의미합니다. 수소 이온의 농도가 높다는 것은 산의 성질이 강하다는 말이겠지요? ^^

pH가 7보다 작을수록 산의 성질이 강해지고, pH가 7보다 클수록 염기의 성질이 강해집니다.

 pH ＜ 7 : 산성 (Acid)

 pH ＝ 7 : 중성 (Neutral)

 pH ＞ 7 : 염기성 (Base)

■ 우리 주변 물질의 pH

- 세제(cleaner)나 표백제(bleach) 종류는 pH가 10~14로 염기성이 강합니다.

- 혈액(blood)은 pH 7.4로 중성에 가깝네요.

- 유유, 오줌(urine), 침(saliva)는 pH 6정도로 아주 약한 산성입니다.

- 어른들이 자주 마시는 커피는 약산성이네요.

- 과일주스는 pH 2.5~3.5로 산성입니다.

- 레몬 주스, 식초(vinegar)는 pH가 2네요. 강한 산성을 띄고 있습니다.

*** 지시약

■ 지시약 (indicator)

지시약은 용액이 가지고 있는 성질에 따라 색깔이 변하는 물질입니다. 지시약의 종류에는 여러가지가 있습니다. 우리는 산성, 중성, 염기성을 구분해주는 지시약에 대해서 알아보겠습니다.

아래 지시약들이 각 용액의 성질에 따라 어떤 색깔로 바뀌는지 기억해보세요!

- 리트머스 종이

- 페놀프탈레인 용액

- 메틸 오렌지 용액

- BTB 용액

- 붉은색 양배추 용액

■ 리트머스 종이 (litmus paper)

리트머스 종이는 푸른색과 빨간색, 두 종류가 있습니다.

푸른색 리트머스 종이는 산성 용액을 만나면 붉은색으로 변합니다.

붉은색 리트머스 종이는 염기성 용액을 만나면 푸른색으로 변합니다.

 산성: 푸른색 → 붉은색

 염기성:  붉은색 → 푸른색

▲ 푸른색 리트머스 종이가 염산(HCl, 강한 산성)을 만나 붉게 변했습니다.

▲ 붉은색 리트머스 종이가 수산화 나트륨(NaOH, 강한 산성)을 만나 푸르게 변했습니다.

■ 페놀프탈레인 용액 (phenolphthalein solution)

페놀프탈레인 용액은 투명한 액체입니다.

산성 용액과 만나면 색깔의 변화가 없지만 염기성 용액과 만나면 붉게 변합니다.

 중성: 무색

 산성: 무색

 염기성: 붉은색

■ 메틸 오렌지 용액 (methyl orange solution)

메틸 오렌지 용액은 이름 그대로 원래 색깔은 오렌지색(황색 or 노란색)입니다.

산성이 강해질 수록 빨간색으로, 염기성이 강해질 수록 노란색으로 변합니다.

 중성: 노란색(황색)

 산성: 빨간색

 염기성: 노란색

▲ 왼쪽으로 갈수록 산성, 오른쪽으로 갈수록 염기성입니다.

■ BTB 용액 (bromothymol blue solution)

BTB용액은 교과서에서 가장 자주 접하게 되는 지시약이죠 ^^

BTB용액은 중성일 때는 초록색이지만 산성을 만나면 노란색, 염기성을 만나면 파란색으로 변합니다.

색깔 변화가 확실하기 때문에 가장 많이 사용하는 지시약이랍니다.

 중성: 초록색

 산성: 노란색

 염기성: 파란색

▲ 왼쪽이 산성, 가운데가 중성, 오른쪽이 염기성을 나타내는 BTB용액입니다.

▲ 산성과 염기성의 세기를 조절하여 BTB용액을 다양한 색깔로 만들 수 있습니다.

■ 붉은색 양배추 용액

붉은색 양배추 용액은 우리가 슈퍼마켓에서 쉽게 볼 수 있는 짙은 자주색의 양배추를 잘게 잘라서 물에 넣고 가열해서 만든 지시약입니다. 당연히 중성에서는 자주색을 띄고 있습니다. 이 용액은 산성이 강해질수록 빨간색으로 변하고, 염기성이 강해질수록 노란색으로 변합니다.

*** 지시약의 색깔변화 암기하기

3학년 5단원의 과학 문제를 해결하기 위해서는 지시약의 색깔 변화만으로 물질의 액성을 파악할 수 있어야 합니다. 이를 위해서는 액성에 따른 지시약 색깔 변화를 암기해야 해요. 그렇게 많은 양이 아니기 때문에 여러번 보면 쉽게 외우실 수 있을거에요 ^^

간단하게 표로 정리해보았습니다.

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