전기는 어디로 사라졌을까? 중화 반응이 그려낸 감동의 ‘V자 그래프’의 비밀! (수산화바륨과 황산 실험)

사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험이죠.

이번에는 과학 실험 중에서도 특히 드라마틱한 변화를 즐길 수 있는 중화 반응 실험을 소개해 드리려고 합니다. 바로 수산화바륨과 황산의 만남입니다. 이 실험은 단순히 화학 반응을 관찰하는 수준을 넘어섭니다. 반응이 진행됨에 따라 용액 속의 이온들이 마치 마법처럼 사라지는 모습이 전류계 바늘의 움직임으로 생생하게 나타나거든요. 그리고 그 데이터를 그래프로 옮기면 놀라울 정도로 아름다운 V자형 곡선이 그려집니다. 과학의 즐거움이 듬뿍 담긴 이 실험, 준비 꿀팁부터 감동적인 결말까지 자세히 안내해 드릴게요!

사전 준비: 성공의 열쇠는 맑은 윗물에 있다!
먼저 준비부터 시작해 볼까요? 정확한 준비는 안전하고 확실한 실험을 위한 첫걸음입니다.

수산화바륨 수용액 만들기

수업 날짜가 정해졌다면, 물에 수산화바륨을 듬뿍 녹인 다음 며칠간 가만히 둡니다. 우리가 사용할 것은 바로 그 투명한 윗물입니다. 수산화바륨은 강알칼리성 물질이므로 반드시 보호 안경을 착용해 주세요. 공기 중의 이산화탄소와 반응해 하얀 막(탄산바륨)이 생기기 쉬우니, 미리 만들어 두지 말고 실험할 때마다 새로 준비하는 것이 좋습니다. 비커는 랩으로 씌워서 보관해 주세요.

분량 가이드(4개 학급 기준): 물 220mL에 수산화바륨 8수화물 약 10g을 넣으면 포화 수용액을 만들 수 있습니다. 예를 들어 8인 1조인 경우, 5mL씩 8조라면 40mL가 필요하므로 4개 학급 기준 160mL 정도면 넉넉합니다.

왼쪽이 갓 만든 용액, 오른쪽이 만든 지 일주일 정도 지난 용액입니다. 투명해지면서 위에 막이 형성된 것을 볼 수 있습니다.

황산 조절(희석의 철칙!)

다음은 황산을 준비할 차례입니다. 여기서 절대로 잊어서는 안 될 철칙이 있습니다. 바로 절대로 진한 황산에 물을 부어서는 안 된다는 것! 격렬한 열이 발생하면서 액체가 튀어 올라 매우 위험할 수 있습니다. 반드시 물에 진한 황산을 조금씩 넣는 순서를 지켜주세요.

희석 가이드(4개 학급 기준): 물 51mL에 진한 황산 3mL를 조심스럽게 넣고, 이를 10배로 희석하여 총 540mL(약 0.1mol/L)를 만듭니다.

시험관에 15mL 정도씩 담아 피펫과 함께 세팅해 두면 학생들이 측정하기 편리합니다. 또한 수산화바륨 수용액 5mL를 비커에 담아 조별 개수만큼 준비해 둡니다.

준비가 끝났다면, 이제 본격적으로 실험을 시작해 봅시다.

회로 구성은 이렇습니다. 미니 전원 장치 Petit-X가 맹활약했는데요, 물론 일반적인 전원 장치를 사용해도 무방합니다.

스위치 ON! 전압 설정
전원 장치를 연결하고 전압을 5V로 설정해 전기를 흘려보냅니다. 이 시점에서는 이온이 풍부하기 때문에 전류가 시원하게 흐릅니다.

전류계는 쁘띠 미터를 사용했습니다. 아주 간편하고 좋네요.

황산을 1mL씩 톡톡
이제부터가 하이라이트입니다. 황산을 1mL씩 더하면서 그때마다 전류계의 수치를 꼼꼼히 기록해 봅시다.

감동의 V자 그래프! 왜 전기는 사라졌을까?
실험 데이터를 그래프로 그려보면 놀라운 결과가 기다리고 있습니다.

황산을 더할수록 전류는 점점 줄어들다가, 어느 지점에서 거의 제로가 됩니다. 그리고 그 지점을 지나면 다시 전류가 흐르기 시작하죠!

왜 이런 선명한 V자형이 나타나는 걸까요? 그 비밀은 반응 결과 생성되는 물에 녹지 않는 염에 있습니다. 수산화바륨과 황산이 만나면 물에 잘 녹지 않는 황산바륨이라는 흰색 침전물이 생깁니다.

수용액 속에서 전기를 나르던 이온들이 서로 결합해 고체 알갱이(침전물)가 되어 가라앉아 버리기 때문에, 전기를 옮겨줄 일꾼(이온)들이 사라져 전류가 흐르지 않게 되는 것입니다. 여기서 황산을 더 추가하면, 이번에는 남는 황산 이온들이 다시 늘어나면서 전류가 다시 흐르기 시작합니다. 참고로 염산과 수산화나트륨의 반응에서 생기는 염은 염화나트륨(소금)입니다. 소금은 물에 아주 잘 녹기 때문에 이런 현상이 일어나지 않죠. 즉, 물에 녹지 않는 성질이 이번 실험의 핵심 포인트라고 할 수 있습니다.

실험을 마치며: 과학의 즐거움은 변화 속에 있다
전류가 제로를 향해 시시각각 줄어드는 모습은 몇 번을 봐도 흥미롭습니다. 교과서에서 단순히 이온이 줄어든다고 배우는 것보다, 직접 전류계의 바늘이 멈추는 순간을 목격함으로써 눈에 보이지 않는 미크로의 세계에서 무언가 일어나고 있다는 실감을 얻을 수 있습니다. 화학 반응의 아름다움을 시각과 데이터로 즐길 수 있는 이 실험, 여러분도 그 V자 계곡에 숨겨진 과학의 드라마를 꼭 한번 체험해 보시길 바랍니다!

문의 및 의뢰 안내
과학의 신비함과 재미를 더 가깝게! 집에서 할 수 있는 즐거운 과학 실험과 그 노하우를 알기 쉽게 정리하고 있습니다. 다양한 내용을 검색해 보세요! ・과학의 네타장(아이디어 수첩) 내용이 책으로 출간되었습니다. 자세한 내용은 여기 ・운영자 쿠와코 켄에 대해서는 여기 ・각종 의뢰(집필, 강연, 실험 교실, TV 자문 및 출연 등)는 여기 ・새로운 소식은 X(구 트위터)에서 확인하세요!

과학의 네타 채널에서 실험 영상을 확인해 보세요!

２月のイチオシ実験！梱包材で遊ぼう！

• 静電気の時期になってきました。子供と一緒に梱包材で盛り上がろう！→ やめられなくなる！静電気実験２０

体中に梱包材をはりつけてみよう！

テレビ番組等・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師等・ショー・その他お知らせ

• 2/20（金）「生徒の進学希望実現支援事業」研究授業＠福井県立若狭高等学校　講師
• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　サイエンスショー予定
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。