검은색의 마술

1. 왜 그럴까?

이 실험은 꼭 수성 사인펜을 사용해야 하며 각각의 색이 어떠한 색깔로 합성되어 있는 지를 알아보는 실험이다.

우리 주변에는 많은 색깔들이 있다. 자연색도 있고 인공으로 만든 색깔도 있다. 어떤 경우든지 대개 색깔을 내는 물질은 정해져 있다. 푸른 잎이 가지고 있는 녹색은 엽록소라고 하는 색소 때문에 나는 것이고 붉은 피는 헤모글로빈이라는 색소때문이며 딸기 아이스크림은 식용 색소 때문에 색깔이 나는 것이다. 사인펜 속에는 여러 색깔의 잉크가 들어 있는 데, 어떤 색은 순색이지만 대부분 혼합색이다. 사인펜에 섞여 있는 색깔을 알아보기 위해 거름종이에 사인펜으로 점을 찍고 물에 담가 색소가 거름종이를 타고 올라가는 것을 살펴보았다. 이 때 만약 잉크가 한 가지 색으로만 된 순색이라면 색깔 띠가 한 가지 색깔로 나타나고, 혼합색이라면 각기 그 성분 색깔로 갈라져서 띠가 만들어진다.




[응용발전]

1. 혼합물 분리
기체나 액체가 고정된 다공질(작은 구멍이 많은)지지대 속을 이동하면 기체나 액체 속에 들어 있는 화학 물질들이 종류에 따라 다른 속도로 흡착됩니다. 이 성질을 이용하면 혼합된 물질들을 분리해낼 수 있습니다. 여기에서 고정된 지지대는 실험에서 이용한 거름종이라고 할 수 있습니다. 이밖에도 미세한 고체, 여과용 물질의 판, 고체 표면에 액체를 얇게 바른 막 등이 이용됩니다. 이 방법은 산업 분야에서 아미노산과 펩타이드의 분리, 석유 혼합물의 분리, 휘발성 방향족화합물의 분리 등 다양한 곳에 사용됩니다.

일상 생활에서 크로마토그래피를 이용해서 분리하는 것이 그렇게 흔한 일은 아닙니다. 하지만 국립과학수사연구소 같은 곳에서는 실제로 많이 쓰이고 있습니다. 또, 크래마토그래피가 많이 쓰이는 곳이 바로 병원입니다. 약품을 분리하거나 환자들의 소변 또는 혈액검사를 할 때 쓰이기 때문에 아주 중요한 정보를 주는 경우가 많습니다. 소변을 묻혀 분리시켰을 때 정상인에 비해 당이나 단백질 같은 것이 지나치게 많이 나온다면, 그 사람은 당뇨병이나 신장병에 걸린 것입니다. 이렇게 사람의 생명을 구하는 일에도 크로마토그래피가 쓰여집니다.



2. 크로마토그래피
종이 끝을 물에 담가 놓으면 물이 그 종이의 틈을 타고 올라갑니다. 그러면서 잉크와 만나면 그 잉크를 녹여서 같이 끌고 올라갑니다. 이 때 색깔 성분은 각기 끌려 올라가는 길이가 다릅니다. 종이에 세게 달라붙는 정도, 전개시킬때 사용할 액체에 녹는 정도, 녹아있는 물질의 분자량에 따라 움직이는 거리가 달라집니다. 그래서 처음에는 한 점에 모여 있었던 각각의 성분들이 띠처럼 갈라지게 되는 것입니다. 이렇게 어떤 용매를 사용해서 색깔을 분리하는 방법을 '크로마토그래피'라고 합니다. '크로마'란 라틴어로 'color', 즉 색을 뜻하는 말이고, '그래피'란 '기록'이란 뜻으로 색깔의 기록이라는 뜻입니다.

크로마토그래피에 사용하는 용매는 반드시 분리하려는 물질을 잘 녹일 수 있는 액체여야 합니다. 예를 들어 수성 사인펜 잉크를 분리하려는데 벤젠 같은 유성 액체를 써서는 안됩니다.

3. 크로마토그래피의 이용
크로마토그래피는 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 우선 혼합물의 양이 아주 적어도 분리할 수 있습니다. 점을 찍을 수 있는 정도의 아주 적은 양이면 분리가 됩니다. 더우기 끊기거나 할 필요가 없어 아주 간편하다는 장점도 있습니다. 장치해 두고 그냥 기다리면 저절로 분리가 되므로 편리합니다. 그래서 분석하는 분야에서는 손꼽는 방법으로 알려져 있습니다. 범죄 영화를 보거나 추리 소설을 읽다 보면 핏자국을 분석해서 범인을 알아내는 장면을 흔히 볼 수 있습니다. 어떻게 해서 핏자국 정도를 가지고 그런 것을 다 알아낼 수 있을까요? 이 때 사용되는 방법이 바로 크로마토그래피입니다. 먼저 피가 묻어 있는 부분에 용매를 써 피를 녹인 다음 크래마토그래피 장치에 넣습니다. 그러면 피 자체를 구성하는 항원 단백질의 종류가 혈액형에 따라 다르기 때문에 분리가 됩니다. 분리되어도 색깔이 잘 안보이는 경우에는 따로 색깔이 드러나도록 다른 용액을 뿌려서 눈으로 볼 수 있게 합니다.