<수업설명팁> 레고블럭을 이용하여 원소, 원자, 화학식 개념 설명하기

원소나 원자 그리고 화학식을 설명할 때 레고블럭을 이용하곤 한다.

학생들이 부담없이 접급할 수 있고, 설명하기도 좋기 때문이다.  그래서 이번에는 프로그램으로 만들어 보았다.

 

레고블럭 만드는 프로그램은 아래 링크에서 실행하면 된다. 

https://sciencej1.cafe24.com/html5/lego/lego2d.html

<프로그램 사용방법>

배치된 블럭위에 마우스를 올리고 마우스 휠을 돌리면 색을 바꿀 수 있다.

배치된 블럭을 하나씩 드래그 해서 화면상에서 분해해 볼 수 있다. 

위 그림처럼 기존 모형을 분해해서 새로운 모형을 만들어 보는 것도 좋다. 

 

<수업시간 활용 방법>

 

1. 원소 개념

레고 블럭으로 만들어진 나무도 있고, 강아지도 있고, 집도 있어.  더 다양한 것들을 만들고 싶어. 선생님이 보여 준 이런 모양도 만들 수 있을까?

제일 먼저 해야 할 건 어떤 걸까?

지금 있는 장난감을 분해해서 기본 블럭이 어떤것이 있는지 파악하는게 중요해

그리고 필요한 재료 개수를 파악해야 새로운 장난감을 만들 수 있는지 알 수 있어.  일단 지금 만들어진 물질들을 다 분해(?) 해 보자.

너희들이 분해해 논 것이  기본 블럭일까? 

만약 더 분해가 된다면 아직 기본 블럭이 아니야. 계속 분해하고 또 분해해서 더 이상 분해되지 않는 기본 블럭을 찾아야 해. 

세상을 구성하고 있는 가장 기본 물질은 무엇일까? 우리는 그걸 원소라고 하지.

과학자들이 같은 방법으로 세상에 존재하는 물질들을 분해하고 또 분해해서 더 이상 분해되지 않는 입자들을 찾아낸거야. 

예전에는 물을 더이상 분해할 수 없어서, 원소라고 생각한 적도 있지. 지금은 물도 수소와 산소로 분해 할 수 있으니까 원소가 아니야. 

이렇게 해서 찾아낸 약 110여가지의 원소들을 정리핸 논 것이 바로 주기율표야.

주기율표에 있는 원소들로 레고 블럭처럼 세상의 모든 물질을 만들 수 있다는 것이 신기하지 않니?

 

2. 원자 개념

이 프로그램에서는 세상을 구성하는 기본 블럭이 6종류가 있네. 원소가 6개가 있다는 거야. 

그런데 낙타를 만드려면 어떤 기본블럭들이 필요하지? 

낙타를 화면에 끌어다 놓고, 화면에 배치된 블럭들을 하나씩 더이상 분해되지 않을 때 까지 분리해 보자. 

A,B,D,G 4종류의 블럭이 필요하군. 즉  4종류의 원소가 필요하다는 거야.

그런데 실제로 필요한 블럭수는 A가 4개가 필요하니까 총 7개가 필요하네. 하나 하나의 블럭이 원자야. 

원소는 종류를 이야기 한다면 원자는 입자 갯수를 의미 하지. 

다시 정리 하면 낙타를 만들기 위해서는 4종류(원소)의 블럭이 필요하고, 블럭수(원자)는 7개가 필요해 

 

3. 화학식

이걸 조금 더 쉽게 표현할 수는 없을까? 원소의 종류와 원자의 갯수를 한꺼번에 표현하면 낙타를 만드는 기본 블럭을 빨리 준비할 수 있을 것 같은데...

그래서 화학식으로 나타내지

종류는 기호로 쓰고 갯수는 기호뒤에 아랫첨자로 숫자로 쓰면 되.

건물은 어떻게 구성되어 있을지 감이 잡히니

A와 F 2종류(원소)의 블럭으로 되어 있고, 필요한 블럭 갯수(원자)는 A 4개 F 1개 해서 총 5개라는 걸 알 수 있지.

세상에 있는 모든 물질들도 이런 방식으로 원소와 원자 갯수로 표현할 수 있어. 

 

4. 응용

만약에 우리가 기본 블럭들을 이용해서 새로운 물질을 만들어 낸다면 우리는 신물질을 개발할 수 있는 거야.

지금까지 존재하지 않았던 신물질 

선생님이 기본블럭으로 새로 만들어본 비행기야. 

이 새로운 신물질 비행기는 어떻게 표현하면 좋을까?

A가 2개, D가 7개, G 가 2개로 되어 있으니까

A₂D₇G₂ 이렇게 표현할 수 있겠네. 

같은 비행기라도 원소들의 결합에 의해 화학식은 달라질 수 있어

 

너희들이 만약 주기율표에 있는 원소들을 이용해서 세상에 없는 물질을 조립해(?) 낸다면 새로운 신물질을 개발하는 거라 볼 수 있어. 나중에 꼭 도전해 보거라.

<추가>

선생님이 혼자만의 모형을 만들어 보고, 화학식을 제공한 다음 학생들이 화학식만을 보고 모형을 만들어 보는 활동을 해 도 좋다.

위에 비행기 처럼 A₂D₇G₂ 를 제시하고, 이건 비행기 화학식이야. 너희들이 이 화학식을 보고 비행기를 구성해 보렴. 

 

<참고>

https://sciencelove.com/1955

자동차 부품을 통해 알아보는 원소와 원자의 개념