본문내용
1. 이온화 반응 및 정성 분석
1.1. Bial 테스트와 요오드 테스트
1.1.1. Bial 테스트의 원리와 이론
Fe³⁺은 오탄당과 반응하여 푸르푸랄을 형성하고, 이 푸르푸랄이 오르시놀과 결합하여 청록색을 나타내는 것이 Bial 테스트의 원리이다. 오탄당은 산과 반응하여 탈수되면서 푸르푸랄이 생성되며, 이 푸르푸랄과 Fe³⁺이 결합하여 청록색을 띠게 되는 것이다. 한편 육탄당도 시간이 경과함에 따라 양성 반응을 나타내지만, 오탄당에 비해 반응 속도가 느리다. 이를 통해 오탄당과 육탄당을 구분할 수 있다. Bial 테스트에서는 실험 온도와 반응 시간을 조절함으로써 오탄당과 육탄당의 반응 속도 차이를 확인할 수 있다. 또한 amyl alcohol을 첨가하면 푸르푸랄과 반응하여 검은색 고리를 형성하는데, 이는 푸르푸랄이 불안정한 화합물이기 때문이다. 따라서 Bial 테스트는 당의 종류와 탄소 사슬 길이에 따른 반응 속도 차이를 이용하여 당을 구분하는 실험이라 할 수 있다.
1.1.2. 요오드 테스트의 원리와 이론
할로겐 원소 중 아이오딘은 반응성이 크기 때문에 화학실험에서는 거의 사용하지 않는다. 이 실험에서는 아이오딘의 반응성을 이용한 방법으로 다당류의 사슬이 끊어지며 아이오딘이 유리가 일어나기 때문에 색의 반응을 육안으로 확인할 수 있게 된다. 당의 사슬구조가 길면 길수록 진한 색을 띄게 되고 사슬구조가 짧으면 짧을수록 아이오딘의 본연의 색인 노란색에 가까운 색을 띄게 된다. 그 결과 당의 사슬 구조를 유추해낼 수 있게 된다.
1.2. Bial 테스트와 요오드 테스트의 목적 및 실험 절차
1.2.1. Bial 테스트의 목적 및 실험 과정
Bial 테스트의 목적 및 실험 과정
Bial 테스트는 오탄당과 육탄당을 구별하기 위한 실험이다. 이 실험은 당이 산과 반응하여 탈수되는 과정에서 생성된 furfural 및 furfural 유도체가 염화철의 존재 하에서 발색제인 orcinol과 반응하여 발색되는 원리를 이용한다.
실험 과정은 다음과 같다. 먼저 1% pentose 용액 2ml에 Bial 시약 5ml를 넣고 가열하여 끓기 시작하면 식힌다. 그 다음 amyl alcohol 2~3ml를 가하여 관찰한다. 이 때 오탄당은 초록색을 거쳐 짙은 청남색으로 변하고, 육탄당은 고동색으로 변화한다. 따라서 이 색 변화 차이를 통해 오탄당과 육탄당을 구분할 수 있다.
Bial 시약은 500ml c-HCl에 1.5g orcinol과 10% FeCl3 20방울을 섞어 만든다. 이 시약은 furfural 유도체와 반응하여 발색을 일으키므로 Bial 테스트의 핵심적인 역할을 한다. 또한 실험 시 육탄당도 시간이 지남에 따라 양성 반응을 나타내기 때문에, 오탄당과 육탄당의 반응 속도 차이를 동시간대에 관찰해야 한다.
1.2.2. 요오드 테스트의 목적 및 실험 과정
요오드 테스트의 목적은 다당류를 검출하기 위함이다. 당의 사슬 구조에 따라 색의 변화가 나타나는데, 당의 사슬구조를 특정 지을 수 있다.
실험 과정은 다음과 같다. 시료 1ml에 요오드 시약을 넣고 관찰한다. 대조군으로 물 1ml에도 같은 시약을 넣어 색 변화를 확인한다. 전분은 바로 갈색에서 진한 청남색으로 변하고, 포도당은 주황(노랑)색을 띠며, 대조군도 주황(노랑)색을 나타낸다. 이를 통해 당의 사슬 구조를 유추할 수 있다.
할로겐 원소 중 요오드는 화학 반응에서 불안정한 편이지만, 이 실험에서는 요오드의 특이성을 이용한다. 전분과 같이 α-1,4 결합과 α-1,6 결합으로 이루어진 다당류는 요오드와 KI가 반응하여 색을 나타내는 양성반응을 보인다. 사슬 구조가 길수록 진한 색을, 짧을수록 밝은 색을 나타낸다. 단당류와 대조군에서는 반응이 없으므로 요오드의 고유한 노란색만 관찰된다.
요오드 테스트는 다당류의 특성을 밝히는 실험으로, 당의 사슬 구조를 구분할 수 있다는 점에서 의미 있는 실험이다.
1.3. Bial 테스트와 요오드 테스트 결과 및 고찰
1.3.1. Bial 테스트 결과 및 논의
포도당과 아라비노스 두 개의 시료를 사용하여 Bial 테스트를 실시한 결과, 분명한 차이점을 확인할 수 있었다. 포도당을 가열할 때 끓어오르기 이전에는 변화가 없었지만, 아라비노스에서는 가열 초기에 초록색으로 색이 변화하는 것을 볼 수 있었다. 이어서 끓어오를 때까지 가열하자 포도당에서도 색이 짙어지면서 고동색을 띠는 것을 관찰할 수 있었으며, 아라비노스는 초록색을 지나 짙은 청남색을 띠는 것을 볼 수 있었다.
이 결과를 통해 육탄당과 오탄당의 확실한 구분이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 육탄당과 오탄당이 구분되는 방법은 반응속도뿐만 아니라 색의 변화가 일어났다는 것이다. 이는 Bial 시약에서 사용된 것이 furfural체가 염화철의 존재 하에 orcinol과 발색이 일어나는 과정에서 구조의 차이로 인해 오탄당과 반응이 일어난다면 파란색의 색을 띠게 되고, 육탄당과 반응이 일어난다면 짙은 노란색(고동색)을 띠게 되는 것을 관찰할 수 있었기 때문이다.
따라서 실험의 반응에서 온도와 반응속도의 정비례적 관계를 살펴볼 수 있었으며, 육탄당도 시간에 따라서 양성반응을 한다는 것을 온도를 올려줌...
