예전 과학시간 실험에 사용했던 리트머스 종이는 어떤 원리를 통해 색깔이 변화하는 건가요?

Question

예전 과학시간 산성,염기성 반응 실험에 자주 사용했던 리트머스 종이가 있습니다. 이 리트머스 종이는 어떤 원리를 통해 색깔이 변화하는 건가요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

리트머스 종이는 pH 측정에 사용되는 종이로, 산성 용액과 염기성 용액의 차이를 측정하는데 사용됩니다. 리트머스 종이는 빨간색과 파란색으로 표시된 두 가지 색깔이 있는데, 이는 pH 값에 따라 변화합니다.

리트머스 종이는 pH 지시약으로서 작용하며, 종이 내부에는 항산화제와 적산화제가 함유되어 있습니다. 염산과 같은 강산성 용액을 흠뻑 묻힌 리트머스 종이는 빨간색으로 변하게 되고, 나트륨 하이드록사이드와 같은 강염기성 용액을 묻힌 리트머스 종이는 파란색으로 변하게 됩니다.

이러한 색깔 변화는 pH 값의 변화에 의해 일어나는데, 산성 용액은 pH 값이 7보다 작으며, 염기성 용액은 pH 값이 7보다 큽니다. 따라서, 리트머스 종이의 색깔 변화를 통해 용액의 pH 값을 간단하게 측정할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.리트머스 종이는 일반적으로 두 가지 색깔인 빨강과 파랑으로 구성되어 있습니다. 산성 용액에 노출되면 빨간색으로 변하고, 알칼리성 용액에 노출되면 파란색으로 변합니다. 이러한 변화는 리트머스 색소 분자의 화학적 특성에 기인합니다.

리트머스 색소 분자는 pH의 변화에 따라 전하를 가지는 이온 형태와 중성 형태로 변화합니다. 이 색소 분자의 구조 변화에 따라 빛을 흡수하거나 반사하는 방식이 달라지며, 이로 인해 색깔이 변하는 것입니다. 따라서 리트머스 종이는 pH 값을 시각적으로 판별할 수 있는 유용한 도구로 사용됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.

리트머스 종이의 원료는 지중해 연안을 비롯한 남반구에 서식하는 이끼입니다.

리트머스종이를 만든 리트머스 보일이 프랑스의 염색공들이 염료를 식물의 즙으로 만드는 것을 보고 아이디어를 얻었는데요.여러가지 식물로 실험을 해 본 결과 이끼류는 산이나 염기에 민감하게 반응해서 보라색 식물의 즙에 산을 넣으면 빨간색, 염기를 넣으면 청록색으로 변한다는 사실을 알게 되었습니다. 그래서 이 이끼에서 즙을 뽑아 종이에 발라 말리면 리트머스 종이가 되고 색깔이 변합니다.

Answer 4

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

리트머스 종이는 pH가 4.5 이하인 경우 붉은색, pH가 8.3 이상인 경우 파란색, 그리고 그 사이의 범위에서는 보라색을 나타냅니다.

즉, 산성 용액에서는 리트머스 종이가 붉은색으로 변하고, 염기성 용액에서는 푸른색으로 변하는 것이죠.

이러한 색깔 변화는 리트머스 종이의 약산성 성분이 수용액 안에서 작은 비율로 해리되어 H+를 만들어내기 때문입니다.

산성 용액 안에는 수용액보다도 더 많은 H+가 존재하며 이때 리트머스 종이가 산성 용액에 닿게 되면 H+를 내어놓지 못하여 H만 붙어있는 구조로 존재하게 되고, 그래서 이 종이를 산성 용액에 집어넣으면 붙어있는 리트머스들은 대부분 H가 되어버려 붉은색을 띄게 되는 것입니다 .

반면, 염기성 용액에는 OH+가 많고 상대적으로 H+가 적습니다. 그래서 염기성 용액에 리트머스 종이가 닿게 되면 H들이 해리되어 H+를 나타내기 때문에 염기성 용액이 닿는 리트머스 종이는 푸른색을 띄게 되는 것입니다.