안녕하세요?

도이준 기자입니다.

오늘도 새로운 실험으로 돌아왔습니다.

바로 중금속으로 오염된 용액을 '이온 교환 현상'을 활용해 정화하는 실험입니다.

그럼, 이제 실험하러 Go Go~!

실험의 원리 : '이온 교환 현상'이란, 화합물을 이루는 이온은  다른 물질로 바꿔치기가 가능하다는 겁니다.
이번 실험에서는 중금속인 녹아 있는 Cu²⁺가 녹아 있는 황산구리 용액을 이용해 '이온 교환 현상'을 실험하려고 합니다. 즉, Cu²⁺가 녹아 있는 황산구리 용액을 Na⁺이 들어 있는 필터에 통과시킬 경우, Cu²⁺가 필터에 걸러지고 대신에 Na⁺이 나오게 되는 거죠. 그리고 Cu²⁺가 제대로 걸러졌는지는 (NH₄)₂CO₃를 활용해 확인합니다.(CO₃²⁻와 Cu²⁺가 반응을 하게 되면 푸른색의 CuCO₃가 됩니다)

 * 이온 교환 현상을 더 자세히 이해하고 싶으시면, '비커 군과 친구들의 유쾌한 화학실험' 책(p.142~147)을 참고하시기 바랍니다.

준비물 : 이온 교환수지 1 ㎖, CuSO₄(황산구리) 수용액 100 ㎖, (NH₄)₂CO₃ 약 10방울, 끝이 잘린 스포이트, 솜 기둥, 시험관 2개, 주사기, 시험관 받침대 등

실험 순서

1. 끝이 잘린 스포이트 안에 솜기둥을 끼워 넣습니다.

2. 솜기둥 위에 1 ㎖의 '이온 교환수지'를 넣습니다.

3. '이온 교환수지' 위에 다시 솜기둥을 하나 더 넣습니다.

이렇게 하면, 필터 완성!

4. 필터를 시험관에 걸칩니다.

5. 시험관 하나에  거르지 않은 황산구리 수용액 4 ㎖를 준비합니다.(나중에 화학 반응시 색깔을 비교하기 위해 준비해 두는 겁니다)

6. 필터 위에 황산구리 수용액 6 ㎖를 넣어 걸러 줍니다.

7. 이제 필터로 걸러진 용액과 거르지 않은 용액에 각각 (NH₄)₂CO₃를 5방울씩 넣습니다.

8. 색깔 변화를 관찰합니다.

결과 : 거르지 않은 황산구리 수용액은 남색으로 변했지만, '이온 교환수지'로 걸러진 용액에서는 아무 색깔 변화가 없습니다.

결론 : '이온 교환수지'는 중금속인 구리 이온(Cu²⁺)을 걸러낼 수 있습니다. 즉, 중금속으로 오염된 물과 토양은 이온 교환 현상을 이용해 깨끗하게 만들 수 있습니다.

이 글을 본 독자분 중에서 환경을 사랑하는 사람이 있다면, 더 깨끗한 지구를 위해 이온 교환 현상을 활용한 장비를 같이 연구하면 좋을 것 같습니다!