안녕하세요.
제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.
석회동굴의 멋진 모습입니다. 수많은 종유석이 장관을 만들어내고 있네요.
석회동굴 속에 있는 종유석, 석순, 석주 등은 우리가 지난 시간에 배운 흰색 앙금인 탄산 칼슘(CaCO3)으로 만들어진 것입니다. 이렇게 앙금 생성 반응은 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있답니다.
다양한 분야에서 이용되는 앙금 생성 반응에 대해서 알아보고, 앙금 반응식도 다시 복습해보도록 합시다.
■ 석회수에 입김을 불어넣는 실험
석회수에 입김을 불어넣으면? '뿌옇게 흐려진다'
초등학교 때부터 많이 알고있는 실험이죠? 입김에 들어있는 이산화 탄소를 확인하기 위해 석회수에 입김을 불어넣는겁니다. 그런데 왜 뿌옇게 흐려지는지는 공부한 적이 없죠.
뿌옇게 흐려지는 이유가 바로 앙금이 생성되기 때문입니다.
석회수의 주 성분은 수산화 칼슘(Ca(OH)2)인데요, 이 물질과 이산화 탄소(CO2)가 반응하여 흰색 앙금인 탄산 칼슘(CaCO3)이 생성되어 뿌옇게 흐려지는 겁니다. 이 반응의 화학 반응식을 적어볼텐데요, 단순히 참고만 하시면 됩니다 ^^
Ca(OH)2 + CO2 → H2O + CaCO3↓
■ 방사선 검사에 쓰이는 '황산 바륨' 조영제
MRI, CT, X레이 검사를 할 때 소장, 대장, 위 같은 장기를 잘 관찰하기 위해 먹는 물질을 '조영제[contrast media, 造影劑]'라고 합니다. 조영제로 많이 쓰이는 물질 중 우리가 배운 앙금이 있습니다. 바로 황산 바륨(BaSO4)입니다. 조영제 복용제로 여러 약품회사에서 만들어내고 있죠.
Ba2+ + SO42- → BaSO4↓(흰색 앙금)
■ 오래된 보일러 관의 '관석[boiler scale, 罐石]'
믿기 힘드시겠지만 이 사진은 오래된 보일러 관을 잘라서 찍은 겁니다. 관 안에 흰색의 돌 같은 것이 쌓여서 관을 좁게 만들었죠. 이 물질을 '관석(罐石)'이라고 하는데요, 말 그대로 '관에 있는 돌'입니다. 이렇게 되면 보일러 효율도 낮아지고, 고장도 자주나게 되겠죠.
지하수를 보일러 용수로 사용하게 되면 지하수에 있는 칼슘 이온(Ca2+)과 탄산 이온(CO32-)이 반응하여 탄산 칼슘 앙금(CaCO3)을 만들게 됩니다. 관석의 주 성분이 바로 탄산 칼슘 앙금이에요.
Ca2+ + CO32- → CaCO3↓(흰색 앙금)
■ 수돗물 속 '염화 이온' 검사
수돗물을 소독하기 위해 염소 살균 작용을 하는데요, 물 속에 들어있는 염화 이온(Cl-)을 확인하기 위해 어떤 방법을 쓸 수 있을까요? 위에 있는 표를 보고 한 번 생각해보세요.
네, 맞아요. 수돗물에 은 이온(Ag+)을 넣어주면 앙금이 생성이 되기때문에 눈으로 확인할 수 있겠죠? 앙금 반응식도 한 번 써봅시다.
Ag+ + Cl- → AgCl↓(흰색 앙금)
■ 중금속 검사
납(Pb), 수은(Hg), 카드뮴(Cd) 같은 무거운 금속원소를 '중금속(heavy metal, 重金屬)'이라고 합니다. 중금속은 아주 작은 양이라도 몸에 들어오면 잘 배출되지 않고 쌓여서 심각한 질병을 유발합니다.
카드뮴 이온(Cd2+) 중독으로 일본에서 발병한 '이타이이타이 병'(일본어로 '아프다'라는 뜻이라고 합니다)이 유명하죠. 카드뮴에 중독이 되어 뼈가 약해져서 부러지고, 금새 죽게되는 심각한 질병이라고 합니다. 심지어 재채기를 하다가도 뼈가 부러졌다고 하네요.
이러한 중금속이 있다면 확인해서 꼭 제거를 해주어야겠죠. 이 검사도 앙금 생성 반응으로 할 수 있습니다.
▶ 화장품 속의 '납 이온' 검사
중금속인 납은 그 위험성이 밝혀지기 전까지 화장품 제조에 많이 사용되었다고 합니다. 피부에 매일 바르는 화장품 속에 납이 들어있다면 얼마나 위험할까요? 화장품 속에 납 이온(Pb2+)을 검사하기 위해서는 어떤 이온을 넣어주면 될까요?
아이오딘화 이온(I-)이나 황화 이온(S2-)을 넣어주면 앙금 생성 반응을 하기 때문에 납 이온이 있는지 없는지를 확인할 수 있습니다.
Pb2+ + 2I- → PbI2↓(노란색 앙금)
Pb2+ + S2- → PbS↓(검정색 앙금)
▶ 폐수 속의 '카드뮴 이온' 검사
카드뮴은 태양전지나 디스플레이 제작에 널리 사용되는 물질입니다. 하지만 우리 몸에 들어오면 심각한 질병을 일으키는 중금속이죠. 이런 유해한 물질이 공장 폐수에 섞여 그대로 방출된다면 정말 큰일이겠지요. 카드뮴 이온(Cd2+)을 검출하기 위해서 황화 이온(S2-)을 넣어 앙금 생성 반응이 있는지를 알아보면 됩니다.
Cd2+ + S2- → CdS↓(노랜색 앙금)
우리가 배운 앙금 생성 반응이 우리 주위에서 정말 많이 이용되고 있죠? 앞으로도 배울 수많은 과학 지식도 모두 실생활에서 사용된답니다. 원리를 알고 주위에서 일어나는 과학 현상에 대해서 관심을 가지면 정말 재미있게 공부할 수 있는 과목이 바로 과학입니다. 앞으로도 달빛과학과 함께 즐겁게 과학을 공부해봅시다 ^^
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