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1. 루미놀 반응 실험
1.1. 실험 목적
루미놀 반응 실험의 실험 목적은 다음과 같다.
첫째, 루미놀 반응이 피와 어떻게 반응하는지 알아보고 피의 성분 중 무엇과 반응을 일으키는지 알아보는 것이다. 그리고 혈액의 농도에 따라 반응속도와 밝기가 어떻게 바뀌는지 알아보고자 한다.
둘째, 루미놀 반응의 원리를 알고 루미놀 반응을 일으키는 원인에 대한 분석을 해보고자 한다.
일상생활에서는 잘 볼 수 없지만, 과학수사 드라마에서 범인을 검거하기 위해 루미놀 용액을 이용하여 혈흔을 찾는 장면을 통해 루미놀 반응이 어떤 원리로 발생하는지, 루미놀 반응이 어떠한 반응인지 더욱 탐구하기 위해 이 실험을 설계하였다.
1.2. 실험 이론 및 원리
1.2.1. 실험 배경
일상생활에서는 흔히 볼 수 없는 것이지만 우리가 과학수사 드라마를 볼 때 혈흔을 찾기 위해 루미놀 용액을 이용하여 범인을 검거하는 장면을 보면서 루미놀 반응은 어떤 원리로 발생하는 것인지 알기위해 그리고 루미놀 반응이 어떠한 반응인지 더욱 탐구하기 위해 이 실험을 설계하였다.""
1.2.2. 루미놀의 정의 및 특성
루미놀(Luminol)은 혈흔의 감식에 널리 쓰이는 질소 헤테로고리 화합물이다. 또한 5-Amino-2,3-dihydro-1,4-phthalazinedione, 3-Aminophthalhydrazide 등의 여러가지 다른 이름으로 불리고 있다. 루미놀은 분자량 177.16g/㏖, 녹는점 329∼332℃의 백색 고체로 물, 에탄올, 에테르에는 녹기가 어려우며, 혈흔을 검출하는 데 쓰일 뿐 아니라, 과산화수소 및 시안이온의 분석용 시약으로도 사용되고 있다. 다양한 용도로 쓰이는 화학발광을 나타내는 화학물질로, 적당한 산화제와 섞으면 푸른 빛을 낸다. 이는 흰색에서 노란색 정도의 색을 띠는 고체로, 이온화된 유기용매에 녹으며, 물에는 녹지 않는다. 이것은 알칼리성 수용액 중에서 과산화수소에 의해 산화되어 자청색의 형광(화학발광반응)으로 낸다. 이때의 반응은 촉매가 있어야 잘 일어나고, 형광도 그래야만 눈으로 볼 수 있을 정도로 강하게 나타나게 된다.
1.2.3. 루미놀 반응의 원리
루미놀 반응의 원리는 다음과 같다.
루미놀(Luminol)은 약 30초간 빛이 발생하지만 열은 발생하지 않는 화학발광을 나타내는 화학물질이다. 루미놀 반응은 루미놀이 알칼리 용액에서 철이나 구리 화합물 등의 촉진제가 있을 때 일어난다. 알칼리 용액이 루미놀을 산화시켜서 루미놀의 전자가 들뜬 상태가 된다. 이들 전자는 즉시 바닥상태로 돌아오게 되는데 이때 에너지를 빛에너지로 방출한다. 약 424㎚의 파장에 해당하는 청백색의 빛이 나오게 된다.
구체적으로 루미놀 반응의 원리는 다음과 같다. 알칼리성 용액 중에서 과산화수소에 의해 루미놀이 산화되어 자청색의 형광(화학발광반응)을 나타낸다. 이때의 반응은 촉매가 있어야 잘 일어나고, 형광도 그래야만 눈으로 볼 수 있을 정도로 강하게 나타나게 된다.
루미놀은 철과 반응하기 때문에 범죄 현장 등에서 혈흔을 감식하는 데 쓰이며, 생물학자에겐 구리, 철, 시안화물을 검출하는 세포 분석에 쓰인다. 루미놀을 한 면적에 고르게 뿌리면, 활성 산화제가 루미놀을 빛을 내게 한다. 발광은 30초 정도 계속되지만, 노출을 길게 해 촬영을 하면 이 반응을 기록할 수 있다.
루미놀의 화학발광 메커니즘은 다음과 같다. 알칼리성 용액에서 루미놀이 과산화수소에 의해 산화되어 전자가 들뜬 상태의 5-아미노프탈릭산 음이온으로 변환된다. 이 들뜬 상태가 바닥상태로 내려오면서 특정 파장의 빛을 방출하게 되는 것이다. 이때 철 화합물 등의 촉매가 있으면 과산화수소는 산소와 물로 분해되어 산소가 루미놀을 산화시키는 역할을 한다.
1.3. 실험 요약
실험 요약은 다음과 같다. 첫째, 실험 1에서는 일정한 루미놀 용액에 서로 다른 양의 피를 투여할 경우 발광 시간의 차이나 밝기를 비교하고자 하였다. 둘째,...
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