빨간색이 아니라고?! 보라, 초록, 파랑으로 변하는 ‘레인보우 암모니아 분수’

사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일이 실험!

늘 새빨갛게 물들던 분수가 보라색으로, 초록색으로, 파란색으로 바뀐다면 어떤 기분이 드실까요? 올해 문화제에서 과학부가 다양한 사이언스 쇼를 선보였는데요. 그중에서 부원이 지시약을 넣어 평소와는 다른 색깔의 분수를 만들어 낸 실험 모습을 소개해 드릴게요. 기발한 아이디어에 저도 “오, 이런 방법이!” 하고 감탄했답니다. 학생들의 생각은 가끔 우리의 상상을 훌쩍 뛰어넘는다니까요.

https://youtu.be/UifOtTKTRm8

늘 하던 ‘암모니아 분수’란?

암모니아 분수는 암모니아 기체가 가득 든 플라스크에 스포이트로 물을 살짝 넣으면, 비커의 물이 관을 타고 올라와 힘차게 솟구치는 실험입니다.

理科実験はドラマだ！手に汗握るアンモニア噴水チャレンジの一部始終！（実験の準備から方法まで）

암모니아는 물에 아주 잘 녹는 기체입니다. 물 1부피에 약 700부피나 녹아들 정도죠. 물이 들어가면 플라스크 속 암모니아가 순식간에 물에 녹아서 내부의 기압이 뚝 떨어집니다. 그러면 바깥 공기가 누르는 힘에 밀려 비커의 물이 분수처럼 쭉 빨려 올라가는 거예요.

게다가 암모니아가 녹은 물은 염기성이 됩니다. 그래서 빨아올릴 물에 페놀프탈레인이라는 지시약을 미리 넣어 두면, 투명하던 물이 빨갛게 물드는 분수가 만들어집니다. 이게 바로 우리가 알고 있는 정석 같은 실험이에요.

올해는 지시약을 바꿔 봤어요

방법은 간단합니다. 빨아올릴 물에 BTB 같은 지시약을 넣고 실험하면 돼요. 그럼 어떤 지시약이 들어갔을까요? 완성된 분수는 이런 모습이에요.

참고로 암모니아에는 코를 찌르는 자극적인 냄새가 있습니다. 실험할 때는 꼭 환기를 하고 보호 안경을 착용해 주세요.

세 가지 분수의 색깔 변화

먼저, 빨아올리는 용액은 노란색인데 만들어지는 분수는 보라색입니다.

다음은 빨아올리는 용액이 분홍색이고, 만들어지는 분수는 초록색입니다.

마지막은 빨아올리는 물이 노란색이고, 만들어지는 분수는 파란색입니다.

정말 예쁘죠? 자, 어떤 지시약이 들어갔는지 눈치채셨나요?

색이 변하는 원리와 힌트

지시약은 액체가 산성인지, 중성인지, 염기성인지에 따라 색이 변하는 약품입니다. 예를 들어 BTB는 노란색(산성)에서 초록색(중성), 파란색(염기성)으로 변하고, 페놀프탈레인은 무색(산성~중성)에서 빨간색(염기성)으로 변해요.

이번 분수에서는 빨아올리기 전의 색이 산성~중성일 때의 색이고, 분수가 되었을 때의 색이 염기성일 때의 색입니다. 암모니아가 녹아서 물이 염기성으로 바뀌었기 때문에 색이 달라진 거예요.

정답을 맞히기 위한 힌트는 두 가지입니다.

・지시약마다 색이 변하는 범위(산성과 염기성의 경계)와 변하는 색깔이 다릅니다.
・지시약이 꼭 한 종류라는 법은 없어요. 두 종류를 섞어서 색 변화를 더 잘 보이게 만든 것도 있답니다.

가까이에 있는 지시약, ‘적양배추’

지시약은 실험실에만 있는 게 아닙니다. 적양배추를 끓인 물에도 안토시아닌이라는 색소가 들어 있어서, 산성에서는 빨간색이나 분홍색, 중성에서는 보라색, 염기성에서는 파란색에서 초록색, 노란색으로 변해요. 부엌에서도 색깔 변화의 마법을 즐길 수 있죠.

우리 주변의 색깔 변화 뒤에는 산성과 염기성의 원리가 숨어 있습니다. 여러분도 다양한 지시약을 사용해서 나만의 색깔 분수를 찾아보지 않으실래요?

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