흔들기만 하면 색이 변한다! 수업을 사로잡는 화학 마법, ‘신호 & 게이밍 반응’
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험!
흔들기만 해도 색이 변하는 신비한 물이 있다면 믿으시겠어요? 마치 마법사가 제조한 포션처럼 노란색에서 빨간색, 그리고 초록색으로 계속 색이 변하다가, 잠시 두면 다시 원래 색으로 돌아오는… 그런 마법 같은 현상을 사실 화학의 힘으로 구현할 수 있습니다.
이번에는 과학부 학생들이 수많은 시행착오 끝에 완성한, 시각 효과가 뛰어난 실험 신호등 반응과 게이밍 반응을 소개해 드립니다. 알록달록한 액체의 변화는 보는 사람을 순식간에 과학의 매력에 빠뜨리는데요. 특히 최신 트렌드를 반영한 게이밍이라는 이름의 유래는 중학생 여러분도 정말 흥미로워할 거예요!
신호등 반응과 게이밍 반응: 화학이 만들어내는 빛의 마법
이 두 실험은 모두 카멜레온처럼 색이 변하는 액체를 만들어내는 화학 반응입니다.
신호등 반응은 그 이름처럼 노란색→빨간색→초록색 순으로 도로 위의 신호등처럼 색이 변합니다. 노란 액체가 담긴 용기를 흔들기만 해도 색이 변하고, 그대로 두면 다시 노란색으로 돌아오는 신기한 사이클을 반복할 수 있습니다.
반면, 최근의 유행을 반영한 것이 바로 게이밍 반응입니다. 색 변화 자체는 노란색→빨간색→파란색으로 신호등 반응과 비슷하지만, 가장 큰 특징은 색이 그라데이션처럼 아름답게 변한다는 점에 있습니다.
이름의 유래는 최근 유행하는 게이밍 PC나 마우스가 화려하게 빛나는 모습에서 따왔습니다. 요즘 기기들은 LED로 약 1,680만 가지의 색을 표현할 수 있는데, 그 일곱 빛깔로 빛나는 이미지 가 이 화학 실험의 새로운 이름으로 정착된 것이죠.
왜 색이 변할까? 화학 원리 산화 환원을 파헤쳐 보자!
이 마법 같은 현상의 정체는 바로 산화 환원 반응이라는 화학적 원리에 있습니다. 액체에 포함된 인디고 카민이라는 색소가 산소와 결합하거나(산화), 산소를 떼어내면서(환원) 구조가 바뀌고 그에 따라 색도 변하게 되는 것입니다.
신호등 반응
신호등 반응을 예로 들어 그 원리를 살펴볼까요?
- 액체가 노란색일 때: 인디고 카민이 환원된(산소가 적은) 상태입니다.
- 용기를 흔들 때: 공기 중의 산소가 액체 속으로 녹아들어가 인디고 카민을 산화시킵니다.
살짝 흔들면 빨간색(약간 산화된 상태)으로, 더 격렬하게 흔들면 초록색(많이 산화된 상태)으로 변합니다.
- 그대로 둘 때: 액체 속에 있는 포도당(글루코스)이 인디고 카민으로부터 산소를 빼앗아 다시 환원시킵니다.
초록색에서 빨간색으로, 그리고 결국 다시 원래의 노란색으로 돌아옵니다. 이 흔들기(산화)와 방치하기(환원)의 술래잡기가 선명한 색의 변화를 만들어내는 것이죠.
게이밍 반응
게이밍 반응에서는 시약의 종류를 바꾸고 가열하는 과정을 추가하여 더욱 부드러운 그라데이션을 만들어 냅니다.
준비 방법과 실험 절차: 마법의 포션을 만들어 보자!
실제로 수업이나 과학부에서 이 감동을 체험해 보기 위한 절차를 소개합니다. 대규모(3L)와 소규모(300ml) 레시피를 준비했습니다.
【실험 전 중요 주의사항】 사용하는 수산화나트륨이나 탄산나트륨은 단백질을 녹이는 성질이 있는 강알칼리성 물질입니다. 실명이나 화상의 위험이 있으므로 반드시 보호 안경과 장갑을 착용하고, 절대로 맨손으로 만지지 마십시오.
신호등 반응 준비 및 절차
A. 대규모 버전 (3,000ml)
물 2,400ml에 수산화나트륨 60g과 포도당 36g을 녹여 용액 A를 만듭니다.
물 300ml에 인디고 카민 1.5g을 녹여 용액 B를 만듭니다.
A와 B를 섞고 노란색이 될 때까지 가만히 기다립니다.
B. 소규모 버전 (300ml)
물 200ml에 수산화나트륨 5g과 포도당 3g을 녹여 용액 A를 만듭니다.
물 25ml에 인디고 카민 0.125g을 녹여 용액 B를 만듭니다.
A와 B를 섞고 노란색이 될 때까지 기다립니다.
게이밍 반응 준비 및 절차
A. 대규모 버전 (3,000ml)
물 2,400ml에 탄산나트륨 120g과 포도당 36g을 녹여 용액 A를 만듭니다.
물 300ml에 인디고 카민 1.5g을 녹여 용액 B를 만듭니다.
용액 A를 60℃까지 가열합니다. (이것이 게이밍 색상의 핵심입니다!)
가열 후 A와 B를 섞고 노란색이 될 때까지 기다립니다.
B. 소규모 버전 (300ml)
물 200ml에 탄산나트륨 10g과 포도당 3g을 녹여 용액 A를 만듭니다.
물 25ml에 인디고 카민 0.125g을 녹여 용액 B를 만듭니다.
용액 A를 60℃까지 가열한 뒤 B와 섞어줍니다.
자, 이제 실험해 볼까요? 화학의 마법이 시작됩니다!
준비가 끝났다면 이제 실험 시작입니다! 각 조에 액체를 나눠주고 흔들어 보라고 말해 보세요.
처음에는 살살, 그다음에는 조금 세게… 흔드는 방법만 바꿔도 색이 변하는 모습이 달라지는 것을 확인할 수 있습니다. 특히 게이밍 반응의 부드러운 색 변화에는 우와, 예쁘다!, 진짜 빛나는 것 같아!라며 큰 환호성이 터져 나올 거예요.
이 실험의 재미있는 점은 눈에 보이지 않는 산소가 물에 녹아드는 모습을 색의 변화를 통해 직접 눈으로 확인할 수 있다는 것입니다. 단순히 공부로만 접하던 화학이 눈앞에서 생생한 체험으로 변하는 순간을 여러분도 꼭 즐겨보시기 바랍니다!
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