비타민 C의 탐구와산화-환원 반응1조 차준우, 남효원, 박준범, 정태훈

실험목표

1. 비타민 C의 환원성을 이해하고 음료수의 비타민 C 함량을 비교할 수 있다.

2. 아이오딘-녹말의 반응을 이해하고 비타민 C 함량 분석에 이용할 수 있다.

3. 산화-환원 반응을 이해한다.

실험소개

비타민 C, 괴혈병콜라겐 합성, 항산화제로의 작용, 소장에서의 철분 흡수를 돕고 카르니틴의 생합성 및 면역 기능에 관여하는 비타민.

아스코르브산이라는 명칭을 가지고 있으며 화학식은 C6H18O6이다. 흰색 또는엷은 노란색을 띈 결정 또는 결정성 가루로 냄새가 없고 신맛을 가지고 있다. 물에서는 33%, 에탄올에 2%가 용해되고 식물성 기름, 벤젠, 에테르, 클로로포름에서는 불용성이다.

괴혈병-비타민 C의 결핍으로 생기는 병으로서 음식물 속의 비타민 C 부족, 장의흡수장애, 세균 감염으로 인한 체내 수요량 증가등에 의해 발생. 모세혈관이 약해지고 인체 조직 속에 쉽게 출혈이 생기며 멍이 든다. 잇몸에 피가 나고 잇몸이물러지면서 치아가 흔들거리는 증상이 나타나기 쉽다.

아이오딘-녹말 반응녹말에 아이오딘 용액을 떨어트리면 녹말분자구조속에 아이오딘이끼어들면서 용액의 색깔이 청람색으로 변하는 반응. 아이오딘이 I5-의 형태로 베타아밀로오즈의 코일 속에 들어가 녹말과 아이오딘 사이에 전하 이동이 발생하고 이로인해 청람색을 띄는 것으로 알려져있다.

산화-환원 반응, 산화제, 환원제산화 환원

산소와 관계 산소 얻으면 산소 잃으면

수소와 관계 수소 잃으면 수소 얻으면

전자와 관계 전자 잃으면 전자 얻으면

산화수와 관계 산화수 증가 산화수 감소

① 산화제 : 자신은 환원되고 다른 물질을 산화시키는 물질예) 산화납(II), 과망가니즈산 칼륨, 이산화염소, 오존

② 환원제 : 자신은 산화. 다른 물질을 환원시킴. 예) 수소, 수소화붕소나트륨, 이산화황, 탄소, 아연

산화수산화 환원 반응에서 주고 받은 전자 수

홑원소 물질과 중성 화합물의 산화수 = 0

이온의 산화수 = 이온의 전하량

산소원자의 산화수 = -2

과산화물의 산화수 = -1

수소원자의 산화수 = +1

금속화합물의 산화수 = -1

비타민 C의 양을 알아내는 원리𝐶6𝐻8𝑂6 → 2𝑒− + 𝐶6𝐻6𝑂6 + 2𝐻

+

𝐼2 + 2𝑒− → 2𝐼−

𝐶6𝐻8𝑂6 + 𝐼2 ↔ 𝐶6𝐻6𝑂6 + 2𝐻+ + 2𝐼−

아이오딘 녹말 반응에서 반응하는 아이오딘의 형태는 𝐼3−이다. 하지만 𝐼3−는 비타민 c인𝐶6𝐻8𝑂6에 의해서𝐼−로 환원된다. 따라서 일정량 이상의 비타민 c가 들어가게 되면 아이오딘-녹말 반응에 필요한𝐼3−가 없어져 청람색이 무색으로 변화한다. 이러한 반응들을 통하여 임의의 비타민 c 의 양을 측정할 수 있다.

시약

녹말많은 포도탕이 축합반응을 일으켜서 길게 연결되어 만들어지는 다당류.

아밀로오스와 아밀로펙틴의 혼합물이다. 맛이나 냄새가 없는 흰색 가루로 물에는 녹지 않지만 가열하면 점성이 강한 액체가 되는데 이 현상을 호화라고 한다.

아이오딘-아이오딘화칼륨 용액아이오딘화 칼륨 수용액에 아이오딘을 녹여 만든 용액. 갈색을 띄며 녹말과 섞이게 되면 용액에 녹아있던 아이오딘 분자가 녹말 분자사이에 끼어들어 청람색을 띄는 물질이 만들어 진다. 이러한 색의 변화를 통해 녹말의 확산에 많이 쓰인다.

실험기기

시험관① 3개의 손가락을 사용하여 시험관 위쪽을 쥔다.

② 시험관 집게를 사용할 때에는 시험관 위쪽에서 4분의 1쯤 되는 곳을 집도록한다.

③ 액을 넣어 가열할 때에는 시험관에 넣는 액체의 양을 5분의 1 정도로 하고, 원을 그리듯이 돌리면서 가열한다.

④ 시험관 주둥이는 사람이 없는 쪽을 향하게 하여 가열한다.

⑤ 시험관을 씻을 때에는 솔의 자루를 시험관과 같은 길이가 되는 곳을 쥐고, 시험관을 쥔 집게손가락으로 시험관 바닥을 받치면서 씻는다.

실험과정

녹말 용액 제작녹말수용액(1g/100ml)

교반시 150도, 300rpm

레모나 수용액제작레모나(0.5g/50ml)

시험관에 녹말용액 넣고 아이오딘 투하

비타민C 수용액 제작비타민 c 수용액(0.5g/50ml)

비타민 C 수용액 투하 후 색변화 관찰

용액을 한방울씩투하 후 같은 색이될때까지의 방울수 측정

실험결과

음료수 레모나 비타500 글라소 데일리C

방울수 30방울 20방울 111방울 45방울

비타500 > 레모나 수용액 > 데일리C > 글라소(비타민C의 상대적인 함유량 실험값)

계산값녹말수용액에서의 녹말의 농도=10g/L

비타민c 수용액 =10 비타500=5 데일리c=2 글라소=0.15 레모나=3.3

(리터 당 비타민 c의 양 , g/L)

i)비타민 c 수용액의 투하량을 10방울로 정했을 때의 투하량 계산값

비타 500=20방울 데일리C=50방울 레모나=30방울 글라소=666방울

ii) 비타민 c 수용액의 투하량을 37방울로 정했을 때의 투하량 계산값

비타 500=74방울 데일리C=185방울 레모나=111방울 글라소=2464방울

토론

실험결과에 대한 고찰

레모나 비타 500 글라소 데일리C 비타민C

실험값 30 20 111 45 37

계산값1 30 20 666 50 10

계산값2 111 74 2464 185 37

원래 실험값이 계산값2와 비슷해야 하지만, 계산값1과 비슷한 것으로 보아서 실험시 비타민c가 약¼정도밖에 녹지 않았을 것이다.

비타 500 > 레모나 수용액 > 비타민C 수용액 > 데일리 C > 글라소(비타민C의 상대적인 함유량 실험값)

비타민C 수용액 > 비타500 > 레모나 수용액 > 데일리 C > 글라소(비타민 C의 상대적인 함유량 계산값)

계산값과 실험 값 차이의 원인(1)

1. 우리가 스포이드로 비타민C 수용액과 비타민 음료를 녹말 수용액과 아이오딘-아이오딘화 칼륨 용액이 섞인 시험관에 투하할 당시에 한방울, 한방울의 양이일정하지 않았다.

2. 비타민C 수용액을 만들 당시에 비타민C가 물에 전부 녹지 않았다.

3. 우리가 녹말 용액이 담긴 시험관에 아이오딘-아이오딘화 칼륨 용액을 투하할당시에 들어간 아이오딘-아이오딘화 칼륨 용액의 양이 각 시험관마다 달랐다.

4. 우리가 눈으로 보기에 청람색이 옅게 남아있는지 아니면 무색으로 변화하였는지 구분하기 어렵다.

계산값과 실험 값 차이의 원인(2)

5. 녹말 수용액을 만들려고 자석 교반기에 교반 할 당시에 열을 가해 녹말 수용액이 뜨거워지고, 그 열이 아직 식지 않은 상태로 들어가 비타민C를 파괴되었을것이다.

6. 레모나와 비타500의 고유의 노란색 때문에 청람색을 옅게나마 띄는지 띄지않는지 구분할 수 없다.

7. 비타민 음료에 들어있는 비타민C의 양이 표기된 양보다 적거나 많을 수 있다.

8. 녹말 수용액이나 비타민C 수용액 그리고 비타민 음료 내에 포함된 무언가가비타민 C와 아이오딘의 반응을 방해할 수 있다.

합성 비타민C 제조합성비타민 C는 주로 감자나 옥수수 녹말에 박테리아(초산균)를 넣어 생성된 석유화합물을 다시 전기화학적으로 분해해 만든다. 이때 석유는 원유(原油)를 의미하는지는 않는다. 원유가 동식물이 썩어 만들어진 유기체라는 점, 화학식이 비슷하다는 점에선 유사성이 있지만 어쨌든 우리가 쓰는 석유와는 형상이 다르다.

최근 들어서는 세균(에르위니아 헤르비콜라균)의 유전자를 조작해 만들어진 합성비타민 C가 개발돼 이목을 끌고 있다. 미국 제약업체들이 개발한 에르위니아균의 유전자 변이체는 며칠씩 걸리는 합성비타민 제조의 복잡한 단계를 단 2시간으로 단축함으로써 비타민 원료가격을 폭락시켰다. 이미 유럽지역에는 유전자 조작 아스코르빈산이 대거 유입되고 있지만 한국에선 확인할 길이 없다. 각회사가 밝히길 원치 않기 때문이다. 식품과 약품 모두 유전자 조작 여부 등의 법상 표기 의무는 없다.

느낀점 및 새롭게 알게된점태훈 : 이번 실험을 통해 새로 알게 된 점은 조사 중 비타민C와 암과의 관계였다. 다시 말해 비타민C를 다량 복용하면 암에도 효과적이란 연구결과가 있다는 것이다. 내가 자주 보던 프로그램에서도 사실로 가는 분위기였고, 많은 사람들이 이를 실제로 활용하며, 카페까지 있을 정도였다. 하지만 예전에 들었던 바로는 비타민C는 수용성이라 나중에 오줌으로 다 나간다는 것도 배웠었다. 어떤 말이 맞을진 모르겠지만, 물도 많이 마시면 건강에 좋듯이비타민 C도 같은 류라고 생각한다.

효원: 비타민 c라는 것에 대해 좀더 자세하게 알게 되었고 우리가 먹는 음료수 들에 대해 더욱 유심히 살펴보고조사할 수 있게 되었다. 음료를 고를 때 성분표를 한번 더 보게 되는 계기가 되었다. 점점 화학이란 학문이 친근하게 다가오는 것 같아 기분이 좋다.

준우 : 실험을 하면서 실험에 빠져들게 되었고, 처음 사용해보는 시약과 기구들을 다루어보니 생소했지만 점점익숙해져 잘 사용할 수 있게 되었다. 또한 실험을 하려면 사전지식이 많아야 하기에 많은 조사를 해서 더 알 아가는 것이 많았던 실험이었다.

준범 : 비타민c라는 우리에게 친근한 것을 대상으로 하는 실험이라 더 관심이 갔다. 또한 처음 접해보는 실험도구들로 실험을 해서 재미있었으며 기억에 남을 것 같다. 화학이라는 과목에 대해 더 가까워진 느낌이 들기도 하면서 아직 화학에 대해 아는게 부족하다고 느꼇다.