산과 염기 - 리트머스 색깔 변화 실험

안녕하세요.

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

초등학교 과학시간에도 배운 리트머스 종이. 참 친숙하죠. 중학교 과학 과정에서도 리트머스 종이를 이용하여 산과 염기를 확인할 수 있습니다. 푸른색 리트머스 종이가 산성 물질을 만나면 붉은색으로 변하고, 붉은색 리트머스 종이는 염기성 물질을 만나면 푸른색으로 변합니다.

이번 시간에는 산과 염기에 반응하는 리트머스 색 변화를 이용하여 산성과 염기성을 나타내는 이온을 확인해보는 실험에 대해서 알아보겠습니다.

실험 장치는 매우 간단합니다.

1) 질산 칼륨 수용액에 적신 리트머스 종이 양 끝에 전극을 걸어줄 준비를 합니다.

2) 푸른색 리트머스 종이 중간에는 묽은 염산을 적신 실을 올려놓습니다.

3) 붉은색 리트머스 종이 중간에는 수산화 나트륨 수용액을 적신 실을 올려놓습니다.

4) 전류를 흘려준 뒤 색깔 변화를 관찰합니다.

그런데 왜 리트머스 종이를 질산 칼륨 수용액으로 적셔주는 걸까요?

▶ 질산 칼륨 수용액으로 적시는 이유

리트머스 종이는 전류가 흐르지 않는 종이이기 때문에,

전해질인 질산 칼륨 수용액을 적셔 전류를 잘 흐르게 하기 위해서

그리고 이 실험에서 여러분이 알고 있어야 할 것이 있습니다.

▶ 전류를 흘리면 이온들은 반대 전하를 띠는 전극 쪽으로 이동

- 양이온 → (-)극으로 이동

- 음이온 → (+)극으로 이동

*** 푸른색 리트머스 종이 + 묽은 염산

푸른색 리트머스 종이에 질산 칼륨 수용액을 적신 후에 묽은 염산을 뭍힌 실을 가운데 놓아둡니다. 일어나는 반응을 모형으로 알아보겠습니다.

■ 전류를 흘리기 전

▶ 질산 이온과 칼륨 이온은 리트머스 종이 위에서 자유롭게 움직이고 있습니다.

▶ 수소 이온과 염화 이온은 실에 있기 때문에 가운데 머물고 있습니다.

■ 전류를 흘린 후

▶ 전류를 흘려주면 양이온은 (-)극으로, 음이온은 (+)극으로 움직이기 시작합니다.

▶ 수소 이온, 칼륨 이온 → (-)극

▶ 염화 이온, 질산 이온 → (+)극

■ 리트머스 종이의 색깔 변화

▶ 산성을 띠게하는 수소 이온이 (-)극 쪽으로 이동하면서 푸른색 리트머스 종이를 붉게 변화시킵니다.

▶ 색깔의 변화는 없지만 나머지 이온들도 이동을 합니다.

▶ (+)극 쪽으로도 두 종류의 이온이, (-)극 쪽으로도 두 종류의 이온이 이동합니다.

*** 푸른색 리트머스 종이 + 묽은 염산

붉은색 리트머스 종이에 질산 칼륨 수용액을 적신 후에 수산화 나트륨 수용액을 뭍힌 실을 가운데 놓아둡니다. 일어나는 반응을 모형으로 알아보겠습니다.

■ 전류를 흘리기 전

▶ 질산 이온과 칼륨 이온은 리트머스 종이 위에서 자유롭게 움직이고 있습니다.

▶ 나트륨 이온과  수산화 이온은 실에 있기 때문에 가운데 머물고 있습니다.

■ 전류를 흘린 후

▶ 전류를 흘려주면 양이온은 (-)극으로, 음이온은 (+)극으로 움직이기 시작합니다.

▶ 나트륨 이온, 칼륨 이온 → (-)극

▶ 수산화 이온, 질산 이온 → (+)극

■ 리트머스 종이의 색깔 변화

▶ 염기성을 띠게하는 수산화 이온이 (+)극 쪽으로 이동하면서 붉은색 리트머스 종이를 푸르게 변화시킵니다.

▶ 색깔 변화는 없지만 나머지 이온들도 이동을 합니다.

▶ (+)극 쪽으로도 두 종류의 이온이, (-)극 쪽으로도 두 종류의 이온이 이동합니다.

모형 그림이 너무 볼품이 없지요 ㅠㅜ 컴퓨터로 직접 작업을 하다보니 제 실력이 부족해서 결과물이 깔끔하지 못한 점 이해해주길 바래요. 제가 그린 모형 그림으로는 원리를 이해하시고 교과서와 각종 참고서를 통해서 실험을 다시 복습하시면 훨씬 더 잘 이해하실 수 있을거에요. 이 실험은 산과 염기를 배울 때 필수로 배우게 되는 실험이기 때문에 실험 방법, 원리, 결과에 대해서 충분히 학습하시길 바랍니다.

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