이 실험 소개
검은 잉크로 몸값 요구 메모가 작성되었고, 용의자 네 명은 각자 서로 다른 검은색 펜을 가지고 있습니다. 잉크는 대부분 여러 염료가 섞인 혼합물이며, 종이 크로마토그래피로 분리할 수 있습니다. 용매가 종이에 스며들어 각 염료를 함께 이동시킵니다. 종이에 덜 달라붙고 용매에 더 잘 녹는 염료일수록 더 멀리 이동합니다. 연필로 그은 기준선에 메모의 잉크와 네 자루의 펜 잉크를 찍고, 종이를 물이나 에탄올에 넣어 전개합니다. Rf 값을 측정해 메모를 쓴 펜을 찾아보세요.
학습 목표
- 종이 크로마토그래피를 준비하는 방법을 설명하고 각 주의 사항의 이유를 설명하세요
- 용매에 대한 용해도와 종이에 대한 친화력의 관점에서 분리 과정을 설명하세요
- 측정한 거리로 Rf 값을 계산하세요
- 크로마토그램을 이용해 혼합물의 성분을 확인하고 미지 시료와 대조하세요
- 용매가 결과에 영향을 미치는 이유를 설명하세요
사용 방법
- 1실험을 시작하기 전에 예측해 보세요. 각 검은색 잉크는 하나의 점으로 남을까요, 아니면 여러 성분으로 분리될까요?
- 2용매로 물을 선택하고 실행을 누르세요. 용매 전선의 움직임을 관찰하세요. 일정한 속도로 올라가나요?
- 3실험이 끝나면 각 레인의 점 개수를 세세요. 혼합물인 잉크는 무엇인가요?
- 4점을 탭해 측정하세요. 각 점이 이동한 거리와 용매 전선이 이동한 거리를 기록하고 Rf 값을 계산하세요.
- 5메모 X를 쓴 펜이 무엇인지 판단해 선택하세요. 색깔만이 아니라 Rf 값을 근거로 설명하세요.
- 6에탄올로 실험을 반복하세요. 이번에는 어떤 염료가 가장 멀리 이동하나요? 순서가 바뀌는 이유는 무엇인가요?
- 7실수를 켜세요. 용매가 기준선보다 위에 있으면 점은 어떻게 되나요?
모델
가정
- Rf 값은 설명을 위한 예시이며, 잘 분리되도록 설정했습니다. 실제 값은 종이, 온도, 정확한 용매에 따라 달라집니다.
- 각 염료는 종이 위로 올라가는 동안 같은 Rf 값을 유지합니다. 실제 종이에서처럼 점은 이동하면서 퍼집니다.
- 기준선은 녹지 않는 연필로 그립니다. 용매 전선이 종이 위쪽 끝에서 1 cm 떨어진 곳까지 오면 실험을 멈춥니다.
- 용매가 기준선을 덮으면 염료는 위로 올라가는 대신 용기 안의 용매에 녹습니다.
수업에서 해 보기
- Q1스폿이 4.2 cm 이동하고 용매 전선이 10.5 cm 이동했습니다. 이 스폿의 Rf 값은 얼마인가요?
- Q2기준선은 왜 잉크가 아니라 연필로 그리나요?
- Q3용매의 높이가 기준선보다 낮아야 하는 이유는 무엇인가요?
- Q4어떤 물질이 물에서 기준선에 그대로 머뭅니다. 그 이유를 제안하고, 이동하게 하려면 무엇을 바꾸면 좋을지 말해 보세요.
- Q5전개하는 동안 용기에 뚜껑을 덮는 경우가 많은 이유는 무엇인가요?
자주 묻는 질문
색깔만 비교하지 않고 Rf 값을 비교하는 이유는 무엇인가요?
서로 다른 염료라도 색깔이 매우 비슷할 수 있습니다. 두 염료가 같은 물질일 가능성이 높다고 볼 수 있는 것은 같은 용매에서 같은 Rf 값을 보일 때뿐이며, 가능하면 둘 이상의 용매에서 확인해야 합니다.
고정상과 이동상이란 무엇인가요?
고정상은 종이입니다(더 정확히는 셀룰로스 섬유에 머금은 물입니다). 이동상은 종이를 따라 위로 이동하는 용매입니다. 각 물질은 두 상 사이에 분배되며, 그 균형에 따라 Rf 값이 결정됩니다.
순수한 물질에서도 둘 이상의 스폿이 나타날 수 있나요?
아니요. 순수한 물질은 어떤 용매를 사용해도 하나의 점만 나타냅니다. 점이 두 개 이상이면 혼합물이지만, 두 물질이 우연히 같은 점에 나타날 수도 있으므로 점이 하나뿐이라고 해서 순수하다는 것을 입증할 수는 없습니다.