초등교육 (과학실험) / 눈으로 보는 산소와 이산화탄소

눈으로 보는 산소와 이산화 탄소

우리는 살면서 공기가 있는지 조차도 잊고 얼마나 소중한지 미처 생각지 못하고 살아간다.

공기가 있기에 호흡을 하고 세상의 모든 생명체가 존재하고 있음에도 늘 있으며, 없어지지 않으니 잊고 사는 것이다.

아이들도 학교에서 공기의 존재에 대해서 배울 때, '바람이 분다, 나뭇잎이 흔들린다, 깃발이 흔들린다, 빨래가 흔들린다' 등의 예를 통해서 배우게 된다.

 

그냥 느끼고 보이는 현상이지만 간단한 실험을 통해서 눈으로 직접 공기를 확인해 보며 공기의 신비로움과 우리와 함께 존재하고 있음을 경험하게 된다.  사람의 호흡과 관련된 대표적인 공기인 산소와 이산화 탄소를 눈으로 관찰하는 것이다.

실험 준비물

유리컵 2개, 과산화수소, 감자, 베이킹소다, 식초, 나무젓가락, 불

산소와 이산화탄소 만들기

산소 만들기 : 유리컵에 감자를 곱게 채썰어서 넣고 과산화수소를 1/3컵 정도 부어주고 반응이 일어나서 산소가 만들어지기 까지 잠시 기다려준다. (천천히 반응이 일어난다)

이산화탄소 만들기 : 유리컵에 베이킹소다 1스푼을 넣고 식초 1/3컵 정도 부어준후 반응을 관찰한다. (빠른 속도로 반응이 일어난다)

두 컵에서 반응이 일어나는 모습을 관찰하고 소리도 들어보자.  베이킹소다와 식초가 있는 겁에서 큰소리를 내며 빠르게 반응함을 눈으로 소리로 관찰할 수 있다.

 

실험결과 : 나무젓가락으로 공기 확인하기

나무젓가락에 불을 붙여서 두컵에서 만들어진 공기에 천천히 가져다 보면서 어떤 반응이 일어나는지 보고 왜 그런지 생각해본다.

베이킹소다와 식초가 있는 겁에 불을 붙인 나무젓가락을 가져가면 불이 꺼지고 다시 감자와 과산화수소가 있는 컵에 가져가면 불씨가 살아나는 것을 볼 수 있다.  여러번 반복해서 왔다갔다 하면서 실험을 해보면 아이들은 무척 좋아하며 직접 실험을 해보며 과학의 신비로움에 빠지게 된다. 불이 꺼지고 다시 살아나는 모습을 보면서 산소와 이산화탄소 임을 바로 알아 볼 수 있다.

 

아이들 스스로가 생각해 보게 하고, 이를 통해서 공기의 역할과 사용방법 등을 이야기 해보게 한다.

대부분의 초등학생 아이들은 주변에 있는 공기 중에는 산소와 이산화탄소, 질소에 대한 이야기를 할 것이다.

우리가 주변에서 직접 관찰할 수 있는 산소와 이산화탄소가 사용되는 예를 찾아보는 경험을 해보는 것도 아이들에게 많은 물음을 주며 이러한 과제가 아이들을 스스로 공부하는 자기주도학습 능력을 길러주는 방법이다.

왜 그럴까?

우리 주위를 둘러 싸고 있는 지구의 대기는 대부분이 질소(78%)이지만 호흡에 필요한 공기인 산소는 약21%정도 되고 이산화탄소는 0.03% 정도의 아주 소량을 차지하고 있다.

주로 산소는 동식물의 호흡에 필요하고 물체의 연소를 위해서 필요한 공기로 식물의 광합성으로 만들어지는 공기이다.  이산화탄소는 주로 동식물의 호흡에 의해 만들어지며 물체의 소화(불이 꺼지는 현상)에 사용되기도 한다.  우리 생활속에서 볼 수 있는 것은 이산화탄소를 냉각하여 만든 드라이아이스가 대표적이다.

---

감자 + 과산화수소 --> 산소 발생

과산화수소(H2O2)는 물(H2O)에 산소가 하나 더 결합되어 있어서 불안정한 상태이며 언제든지 안전한 상태로 되려는 경향이 있다.  이때 감자를 넣어 주면 감자속 카탈라아제라는 효소가 촉매 역할을 해서 과산화수소를 물과 산소로 분해시켜 산소가 만들어지는 것이다.
우리 몸에 상처가 났을 떼 소독약인 과산화수소를 바르면 거품이 생기는 이유도 혈액내에 효소인 카탈라아제가 있어서 과산화수소를 분해하여 산소가 발생하게 되는 것이다.

식초 + 베이킹소다 --> 이산화탄소 발생

베이킹소다( 탄산수소나트륨(NaHCO3))는 열을 가하거나 산과 만나면 탄산나트륨과 물, 이산화탄소로 분해가 되기 때문에 식초와 만나면 산소가 발생하는 것이다.

---

연소 : 물질이 빛과 열을 내면서 빠르게 산소와 결합하는 현상(불이 타는 현상)

소화 : 연소중인 물질에 인위적인 수단으로 불을 끄는 현상 

---

실험이라는 것은 주변을 관찰하게 하는 시작이되고 스스로 생각하고 직접계획하고 경험해볼 수 있는 자기주도 학습의 출발이 될 수있다.  또한 작은 경험을 통해서 성취감을 차곡차곡 쌓아가면 어느새 자존감이 높은 사람으로 자라나게 되는 것이다. 아이를 양육하면서 많은 경험을 하게되는데 엄마의 노력을 통한 작은 경험이 아이를 세상에 나갔을때 당당한 모습의 자존감 높은 사람으로 만들게 된다.

세상의 모든 부모들이여 조금씩 더 노력해보자.