엔트로피(화학)

신호등 실험

1. 실험원리

1) 인디고카민(Indigo Carmine) 

산화-환원 지시약으로서 용액 속의 산소의 농도에 따라 색깔이 달라지는 물질

2) 산화-환원 

흔들지 않은 상태의 용액은 포도당이 용존산소를 모두 흡수하기 때문에 인디고카민이 산소와 결합할 수 있는 기회가 적어서 노란색을 나타낸다. 이 상태가 바로 환원된 상태인데 즉, 포도당은 염기성 용액 속에서 인디고카민을 환원시키는 환원제의 역할을 한다. 이것을 흔들어주면 공기 속의 산소가 용액 속으로 용해되면서 산소와 접촉하게 되는 기회가 많아지면서 인디고카민과 결합하여 산화되어 빨간색에서 녹색으로 색깔이 변한다. 이 용액을 가만히 놔두면 포도당이 자신은 산화되는 한편, 다시 산소를 흡수하면서 인디고카민이 환원되면서 본래의 색깔로 돌아가게 된다.

2. 실험준비물

   플라스크, 비커, 증류수, 포도당, 수산화칼륨, 인디고카민, 전자저울

3. 실험방법

1) 플라스크에 물 250ml를 넣는다.

2) 포도당 3g과 수산화칼륨 5g을 물에 넣는다.

3) 인디고카민 지시약 5~10ml를 넣는다.

4) 고무마개로 막은 후 색깔이 노란색으로 변할 때까지 그대로 놓아둔다.

5) 플라스크를 흔드는 것과 가만히 두는 것을 번갈아가며 변화를 관찰한다.

4. 실험결과 

처음에 지시약을 넣었을 때 용액의 색은 예상과 달리 노란색이 아닌 녹색이었다. 이는 지시약이 염기성 포도당 용액에서 환원되는데 시간이 걸리기 때문이다, 용액을 만든 뒤 5분정도 놓았을 때 인디고카민은 포도당에 의해 산화되어 녹색에서 빨간색, 노란색으로 환원된다.

노란색 용액을 흔들게 되면 인디고카민 용액이 산소와 접촉하여 빨간색이 되고 (산소가 하나 붙을 때) 더 흔들게 되면 녹색으로(산소가 두 개 붙을 때) 변한다.

시간이 지나면 흔들어도 색이 변하질 않았다. 그 이유는 시간이 지나면 포도당의 산화 흡수량이 많아져서 포화상태가 되기 때문이다.