원소와 화합물
원소와 화합물
  • 박소영 교사 (충주 성남초)
  • 승인 2013.03.21 21:18
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선생님이 들려주는 과학 이야기
박소영 교사 (충주 성남초)

'행진(March)의 달' 3월! 2013년엔 교과전담 교사로 7개 반 200여명의 학생들을 가르치게 되었다. 봄 햇살이 따뜻하게 스며드는 전담실에서 일곱 가지 개성을 지닌 학생들을 만난다는 건 정말 설레고도 긴장되는 일이다. 웃고 떠들며 갖가지 표정으로 삼삼오오 들어서는 아이들…. 절로 미소가 지어진다.

원소들!

교실을 가득 채운 천연 상태의 원소들!

순간 아이들과 원소가 오버랩 되었다. 지구상에 존재하는 모든 물질과 우주에 존재하는 대부분의 물질은 100여개의 원소(element)로 구성되어 있다. 즉, 원소는 모든 물질을 만드는 건축 재료라고 할 수 있을 것이다. 이러한 원소는 두 가지 이상이 서로 화학적으로 결합하여 화합물을 형성하는데, 지금까지 밝혀진 것만 해도 천백만 개 이상이며 앞으로 제조될 화합물의 수는 끝이 없을 것이다. 지금은 우리 아이들이 비록 하나의 원소에 불과할지 모르겠으나, 어떤 다른 원소들과 어떤 결합을 통해 어떤 화합물(세상)이 창조될지, 가슴이 벅찰 뿐이다.

하지만, 똑같은 탄소(C) 원소로 구성되었다 하더라도 어떤 결합구조와 배열형태를 가지냐에 따라 흑연이 될 수도, 다이아몬드가 될 수도 있다. 잠깐 다이아몬드와 흑연의 구조를 살펴보도록 하겠다. 다이아몬드는 정사면체 구조이다. 탄소는 최대 4개의 원자와 공유결합을 할 수 있는 원소로, 다이아몬드는 하나의 탄소에 4개의 탄소가 공유결합을 한 형태이다. 하나의 탄소와 결합한 4개의 탄소는 서로 반발력을 받기 때문에 최대한 멀리 떨어져 있으려고 한다. 반면에 흑연의 결합구조는 다이아몬드와 약간 다르다. 흑연은 탄소원자 3개와 공유결합을 하고 하나의 전자는 서로 다른 층을 연결해 주는 약한 결합을 하고 있다. 이러한 다이아몬드와 흑연의 결합구조의 차이로 인해 다이아몬드는 강도가 큰 보석, 흑연은 몹시 무른 검은 탄소덩어리가 되었다.

에탄올(ethanol)과 메탄올(methanol)도 한번 살펴보자. 에탄올과 메탄올은 모두 탄소(C), 수소(H), 산소(O) 3가지 원소로 구성되어 있고, 알코올이라는 같은 부류의 물질로서 성질이 비슷하다. 단지, 메탄올(CH3OH)이 에탄올(C2H5OH)에 비해 탄소와 수소를 적게 포함하고 있기 때문에 다른 성질, 다른 용도의 물질이 된 것이다. 즉, 에탄올은 술의 기본적인 원료로 쓰이는 반면 메탄올은 알코올램프로 쓰인다.

은하의 90%를 차지하고 있는 수소(H), 지구와 인체를 가장 많이 구성하고 있는 산소(O), 그 수소와 산소의 화합물인 물(H2O)! 각각의 원소 및 개개의 화합물은 독특하며 특징적인 성질을 가진다.

한 명 한 명 그 존재 자체가 소중한 우리의 아이들! 다양한 지원을 통해 더욱 새롭고 빛나는 사회의 구성원이 될 수 있도록 적절한 환경을 제공해 주어야겠다는 사명감을 가져본다.

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