이온의 이동

안녕하세요.

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

위 그림은 자동차 배터리로 쓰이는 납축전지의 원리를 나타낸 그림입니다.

용매에 녹아있는 이온이 반대 전하를 띠는 전극으로 이동해서 전류를 흐르게 만들죠.

이런 이온의 이동을 눈으로 확인 할 수 있다면 정말 재미있겠죠?

색깔이 있는 이온을 이용해서 이온의 이동을 확인하는 실험에 대해 알아봅시다.

■ 실험에 사용하는 이온

실험에서 사용하는 물질은 총 3가지 입니다.

- 질산칼륨 수용액 [KNO3]

- 황산구리(Ⅱ) 수용액 [CuSO4]

- 과망가니즈산 칼륨 수용액 [KMnO4]

▶ 질산칼륨 [KNO3]

질산칼륨은 물에 녹아 칼륨 이온[K+], 질산 이온[NO3-]으로 이온화됩니다.

두 이온 모두 색깔이 없습니다.

▶ 황산구리(Ⅱ) [CuSO4]

황산구리(Ⅱ)는 물에 녹아서 구리 이온[Cu2+], 황산 이온[SO42-]으로 이온화됩니다.

황산 이온은 색깔이 없지만, 구리 이온은 파란색을 띱니다. 그래서 황산구리(Ⅱ) 수용액도 파란색이랍니다. 사진으로 보실까요?

▶ 과망가니즈산 칼륨 [KMnO4]

과망가니즈산 칼륨은 물에 녹아 칼륨 이온[K+], 과망가니즈산 이온[MnO4-]으로 이온화됩니다.

과망가니즈산 이온은 보라색을 띠는 이온입니다. 

■ 실험 과정

먼저 거름종이를 질산칼륨[KNO3] 수용액에 적십니다. 그러면 질산 이온과 칼륨 이온이 거름종이에 존재하겠죠. 물론 색깔은 보이지 않습니다.

이렇게 거름종이에 질산칼륨 수용액을 적시는 이유를 알아야합니다. 잠시후에 거름종이에 전류를 흐르게 할건데요, 이때 거름종이가 말라있다면 전류가 흐르지 않겠죠. 그래서 거름종이에서 전류가 잘 흐를 수 있도록 색깔이 없는 질산칼륨 수용액으로 잘 적셔주는 겁니다.

그 다음 거름종이 가운데 파란색 황산구리(Ⅱ) [CuSO4] 수용액과 보라색 과망가니즈산 칼륨 [KMnO4] 수용액을 몇 방울 떨어뜨립니다. 간단한 모형으로 보면 아래 그림과 같겠네요. 파란색과 보라색은 아직 이동을 하지 않습니다. 그리고 전류를 흘릴 준비를 해줍니다.

자, 이제 거름종이에 전류를 흘려줍니다! 그러면 이온이 이동을 하기 시작합니다.

양이온은 (-)극으로, 음이온은 (+)극으로 이동하겠지요.

시간이 지나면 파란색(구리 이온, 양이온)은 (-)극인 왼쪽으로, 보라색(과망가니즈산 이온, 음이온)은 (+)극인 오른쪽으로 이동하게 됩니다. 물론 눈에 보이지 않지만 칼륨 이온, 질산 이온, 황산 이온도 이동한다는 사실, 꼭 알아두세요.

■ 실험 결과

이 실험을 통해 이온이 반대 전하를 띠는 전극으로 이동한다는 사실을 알 수 있습니다.

▶ (+)극으로 이동하는 이온: 음이온

- 질산 이온 [NO3-]

- 황산 이온 [SO42-]

- 과망가니즈산 이온 [MnO4-]

▶ (-)극으로 이동하는 이온: 양이온

- 칼륨 이온 [K+]

- 구리 이온 [Cu2+]

---

이온으로 이루어진 물질을 용매에 녹여 이온화를 시킨 후 전류를 흘려주면 양이온은 (-)극으로, 음이온은 (+)극으로 이동한다는 사실을 꼭 기억해주세요 ^^

*** 우리, 친하게 지내요

- 달빛과학을 찾아주시는 분들과 친해지고 싶습니다.

- 학습 자료에 대한 질문, 궁금한 점, 건의사항이 있으시다면 댓글, 방명록, 메일을 이용해 주세요.

- dalvitjeju@naver.com (달빛제주 at 네이버)

- 여러분의 관심과 응원이 더욱 좋은 학습 자료를 만드는데 힘이 됩니다.

*** 달빛과학 페이스북 페이지로 놀러오세요

달빛과학

- 달빛과학은 제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있습니다.

- 달빛과학의 새로운 자료들은 발행되자마자 페이스북 페이지에 업로드 됩니다.

- 달빛과학 페이스북 '좋아요'를 클릭하시고 달빛과학의 새로운 자료들을 바로바로 받아보세요!