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장미는 변한다. - 지시약 목록

조회 : 23586 | 2008-11-11


여러분들이 가장 기다리는 과목은 무엇인가요? 체육? 국어? 음악? 수학? 과학? 개인마다 다르겠지만 직접 활동에 참여할 수 있는 수업을 좋아하지요. 그렇다면 과학 수업에서 가장 기억에 남는 실험은 어떤 것이 있을까요?
그 중 하나는 지시약을 이용한 실험일 것입니다. 용액의 성질에 따라서 색깔이 카멜레온처럼 변하는 지시약은 기체의 성질을 연구한 ‘보일’에 의해 발견되었습니다. 그는 강한 산성인 황산 용액을 만들던 중 실수로 제비꽃에 황산을 떨어뜨렸는데, 제비꽃의 색깔이 보라색에서 빨간색으로 변한 것을 발견합니다. 이후 그는 다양한 식물의 색소를 이용하여 용액의 성질을 구분할 수 있게 되었지요. 자! 그럼 식물 지시약에 대해서 알아볼까요?



1) 장미꽃 지시약
지시약은 산성과 중성, 그리고 염기성 용액에서 다른 색깔을 나타내기 때문에 지시약은 용액의 성질을 알아내기 위해 사용합니다. 또한 산과 염기의 중화반응 등에서 반응이 끝난 것을 판별할 수도 있어요.

장미꽃잎에 함유된 빨간색 색소를 추출하기 전과 후의 장미꽃잎의 색깔이 완전히 변한 것을 볼 수 있지요? 이처럼 식물의 꽃잎 등에는 물에 넣어 가열하면 쉽게 추출할 수 있는 안토시아닌이라는 색소가 있어요. 바로 안토시아닌 색소가 용액의 성질에 따라 색깔이 변하는 것입니다.

 



그림. 장미꽃을 확대한 사진(500배)


장미

 

 



그림. 안토시아닌을 추출한 후 장미꽃을 확대한 사진(500배)
장미


용액의 성질은 용액 중에 수소이온(H+)이 많으면 산성 용액, 수산화이온(OH-)이 많으면 염기성 용액, 그리고 둘이 같으면 중성 용액으로 분류합니다. 이때 안토시아닌 색소는 용액의 성질에 따라서 형태가 다르기 때문에 흡수하는 빛의 파장이 다르지요. 따라서 다른 색깔을 나타냅니다.
그렇다면 장미꽃 지시약의 색깔이 용액의 성질에 따라서 어떻게 변하는 지 확인해 볼까요? 다음은 장미꽃 지시약을 염산 용액, 끓인 물, 수산화나트륨 용액에 넣었을 때 색깔의 변화입니다. 와! 색깔이 선명하고 예쁘지요? 이처럼 열렬한 사랑과 열정을 의미하는 붉은 장미의 색깔도 끓인 물이나 염기성 용액에서는 변하고 말지요.



그림. 용액의 성질에 따른 장미꽃 지시약의 색깔 변화
지시약

 



2) 장미의 아름다움에는 가시가 있다?
장미는 꽃의 여왕으로 그 아름다움을 자랑하지만, 줄기에는 뾰족한 가시가 있어요. 가시는 식물마다 모양은 조금씩 다르지만 대부분 짐승이나 벌레로부터 자신을 보호하기 위한 것입니다. 그렇지만 동일한 가시라도 장미는 줄기의 껍질이 변하여 된 반면에 탱자나무는 줄기가, 선인장은 잎이 변한 것입니다. 이처럼 발생 기원은 다르지만 기능이 같은 기관을 상사기관이라고 하지요.




가시


장미 가시는 생각과는 달리 뾰족하지 않아요. 처음에는 버섯처럼 동그란 끝이 있는데, 이것이 떨어지면서 성장합니다. 그리고 끝은 분화구처럼 파여 있지요. 그래도 찔리면 아프답니다. 그런데 장미 가시의 전설을 아시나요?
그리스 신화에서 사랑의 신 ‘큐피드’가 너무나 사랑스러운 장미꽃에 키스를 하려고 입술을 내밀자 꽃 속에 있던 벌이 깜짝 놀라 침으로 ‘큐피드’의 입술을 콕 쏘고 말았답니다. 이를 보고 있던 ‘비너스’가 벌의 침을 빼내어 장미 줄기에 꽂아 둔 것이 장미 가시가 되었다고 합니다. 그럴 듯하지요?



3) 자주색 양배추 지시약
이와 같은 식물 지시약은 장미꽃뿐만 아니라 다양한 식물을 이용할 수 있습니다. 그 중 가장 많이 사용되는 것이 바로 자주색 양배추로서 이 속에 포함된 안토시아닌 색소도 물에 넣어 가열하면 쉽게 추출할 수 있습니다.
자주색 양배추에도 역시 낯익은 기공이 보입니다. 신기하게도 겹겹이 쌓여있는 양배추의 안쪽에도 많은 기공이 있지요. 그런데 이것은 다른 기공과는 약간 다른 점이 있습니다. 어떤 차이점이 있는지 색소를 추출한 잎에서 확인해 볼까요?



그림. 자주색 양배추의 색소와 기공(500배)
양배추

 



그림. 안토시아닌을 추출한 후 자주색 양배추를 확대한 사진(500배)
양배추


이 기공들은 두 개 혹은 세 개가 짝지어 있어요. 이것은 기공의 모양에 따른 분류에서 볼 수 없었던 특이한 모양입니다. 자주색 양배추의 기공은 외로움을 타는 것일까요?
자주색 양배추 지시약의 색깔은 용액의 성질에 따라서 변하는데, 장미꽃 지시약과 조금 다릅니다. 왜냐하면 식물마다 안토시아닌의 종류가 조금씩 다르며, 여러 가지 금속 이온 등에 의해서 영향을 받기 때문입니다. 용액의 pH에 따른 자주색 양배추 지시약의 색깔 변화는 표와 같아요.




지시약


ph


이들 외에도 피튜니아, 나팔꽃, 붓꽃, 포도, 도라지꽃, 카네이션, 검은콩, 포도, 자두 등을 지시약으로 사용할 수 있습니다. 안토시아닌 색소를 이용한 식물 지시약은 대체로 산성 용액에서는 붉은색 계열, 염기성 용액에서는 청색, 연두색, 노란색을 나타냅니다.



4) 함께 해 볼까요?
장미꽃이나 자주색 양배추 지시약을 만들려면 끓는 물에서 안토시아닌 색소를 추출해야 하기 때문에 약간의 준비가 필요합니다. 그렇다면 간단한 방법은 없나요? 바로 포도주스를 지시약으로 사용하는 것입니다. 포도주스를 여러 가지 용액에 넣으면 다음과 같이 색깔의 변화가 나타납니다.



그림. 용액의 성질에 따른 자주색 포도주스 지시약의 색깔 변화
지시약


포도주스를 식초, 사이다, 퐁퐁, 옥시크린 등에 넣어볼까요? 색깔은 변하지요? 여기서 퐁퐁과 옥시크린 등은 원액을 그대로 사용하는 것이 아니라 물에 묽혀서 묽은 용액으로 만들어 사용합니다.





그림. 포도주스를 여러 가지 용액에 넣었을 때 색깔 변화
지시약

 

 



Quiz. 이것은 무엇일까요?
우리나라 서해안 갯벌이 캐나다와 미국의 동부 해안, 북해연안 및 아마존강 유역과 더불어 세계 5대 갯벌 지역의 하나인 것을 알고 있나요? 갯벌은 수산물의 보고일 뿐만 아니라 생태계 정화작용, 야생생물 보존, 패류 산란 및 생육장소로 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.
갯벌 혹은 개펄이란 바닷가에 생긴 넓고 평평한 땅을 말합니다. 대개는 육지의 흙과 모래가 강물에 의해 바다로 운반되어 오랫동안 퇴적된 지형이지요.
이러한 갯벌은 구성하고 있는 성분에 따라서 모래갯벌, 진흙벌(펄갯벌), 모래진흙벌(혼성갯벌), 자갈벌로 구분합니다. 아하! 그렇군요. 지금까지 발이 푹푹 빠지는 진흙벌만 갯벌인 줄 알고 있지 않았나요? 모래 해수욕장도 갯벌의 일종입니다.

 

 






 



그렇다면 이것(30배)은 무엇일까요?
마치 종상화산인 한라산 정상처럼 생겼지요? 이것은 주로 자갈벌에서 흔하게 발견되며 돌이나 굴 등에 붙어서 서식하는 고착성 조개입니다. 손으로 만지면 재빨리 입을 꽉 다물지요. 자세히 보면 큰 껍질에 작은 것들이 더덕더덕 붙어있는 것이 보이지요?



주제!
식물 , ,염기
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