Embed Size (px)
Citation preview
함께 만드는 화학수업 우유와 식초로 만드는 풀
32 CHEMICAL EDUCATION
우유와 식초로 만드는 풀
글∣최경숙(서울 영림중, [email protected])
실험목표 화학적 성질을 이용해 혼합물을 분리하여 풀을 만들 수 있다.
실험개요
학생수준 초등학교 3학년 ~ 중학교 2학년 모둠인원 2~3명
학습개념 원자와 분자, 공업화학, 화학 반응 실험요소 측정, 정의와 묘사
소요시간 45분(사전 준비 10분, 활동 25분, 정리 10분)
관련단원 중학교 2학년 > 2. 물질의 특성 > 혼합물의 분리
들어가기 1. 풀은 어떻게 보이는가? 어떤 느낌이 드는가? 냄새는 어떤가?
풀은 끈적이는데, 액체인 풀이 마르면 얇은 피부처럼 단단해지는 경우가 있다. 어떤 풀은 강력
한 것도 있고 냄새도 강하다.
2. 모든 풀이 같을까? 어떻게 같고 어떻게 다른가?
풀은 모두 같지 않다, 하얀 액체 풀, 투명한 풀, 노란 액체 아교풀, 고체 스틱 풀, 냄새가 강력하
고 강한 풀, 섞여야만 하는 에폭시, 빨리 마르는 수퍼 풀, 스프레이 풀, 핫 그루건 젤 풀, 노란 목
재용 풀, 천천히 마르는 제본용 풀, 치과용 풀 등 다양하다.
3. 왜 이렇게 다앙한 풀이 많을까?
각각의 용도와 목적에 맞게 각각의 풀이 디자인되어 있다. 접착하고자 하는 면의 성질에 따라
다양한 풀이 필요하며 수퍼 풀 같은 풀은 영구적이며, 포스트 잇의 풀은 일시적으로 붙는다. 치
과용 풀은 방수도 되어야 한다.
2011 + Autumn 33
기본실험 :
우유와 식초로
만드는 풀
1. 준비물
준비물 재료 확인
무지방 마른 우유 분
식초
나무젓가락 1~2개
커피 필터
베이킹 소다
길고 투명한 좁은 플라스틱 컵 (약 250㎖ 또는 350㎖) 모둠별 2개
플라스틱 스푼 모둠별 1~2개
뚜껑을 잡아당겨 여는 병(물이나 스포츠 음료) 모둠별 1개
5~10개의 종이 조각
2. 교사 참고사항
재료 준비에서의 팁
① 우유 용액 :
－이 실험은 16개 그룹이 충분히 쓸 수 있는 우유용액 4컵을 만드는 것이므로 적절하게 응용
해 쓰면 된다.
－3컵의 물에 1컵의 무지방 우유 분말을 넣고 잘 젓는다.
－플라스틱 컵에 약 1/4 가량 우유 용액를 넣는다.
－‘우유’라고 이름표를 붙인다.
② 식초 :
－플라스틱 컵에 약 1/4컵 식초를 넣는다.
－‘식초’라고 이름표를 붙인다.
③ 베이킹 소다 :
－플라스틱 컵에 베이킹 소다를 약수저 1숟가락 넣는다.
－‘베이킹 소다’라고 이름표를 붙인다.
④ 학생들이 우유와 식초를 함께 섞을 때, “신우유” 냄새가 강하게 나는 것에 주의를 갖을 것이다.
－이 반응은 세균이 우유를 상하게 하였을 때 일어나는 일과 유사하게 여길 수 있다.
⑤ 종이 수건이나 커피 필터로 실험을 해 보라.
－필터가 잘 작동하지 않으면(필터가 너무 느리거나, 부서지는 경우) 다른 방법을 시도해라. 커피
필터는 강하지만 너무 느린 경향이 있고 종이 수건은 빠르게 걸러내나 다소 약한 경향이 있다.
3. 실험 과정
① 플라스틱 컵에 우유 3숟가락을 넣는다.
② 우유가 든 컵에 식초 3숟가락을 넣는다.
③ 우유와 식초를 나무로 된 막대로 섞는다.
④ 이것을 여과기 속의 종이수건이나 커피 필터 안으로 넣어라. 여과기 아래에 빈 플라스틱 컵을
놓는다.
함께 만드는 화학수업 우유와 식초로 만드는 풀
34 CHEMICAL EDUCATION
⑤ 혼합물을 여과기 속으로 조심히 붓고 액체가 필터를 통해 여과기를 통과하여 컵 속으로 들어
갈 때까지 기다린다.
⑥ 종이수건이나 커피 필터를 부드럽게 여과기에서 들어 올린다.
⑦ 고체 위로 베이킹 소다를 뿌린다.
⑧ 종이를 붙이는데 풀을 사용하라. 풀이 마를 때까지 종이를 그대로 둔다.
⑨ 교사의 지시에 따르며 주변 정리한다.
과정 ① 과정 ③ 과정 ④ 과정 ④
과정 ⑤ 과정 ⑥ 과정 ⑧ 실험 결과물
4. 실험 정리
① 식초가 우유에 추가되었을 때 무슨 일이 일어나는가?
－그것이 덩어리지거나 고체가 된다. 우유가 상한 것과 같은 나쁜 냄새가 난다. 화학적 변화가
일어난다. 액체 우유는 고체의 하얀 치즈의 원료와 투명한 액체 유장(치즈를 만들 때 우유가
응고한 뒤 분리되는 액체)으로 분리된다.
② 고체부분이 어디에서 온 것일까?
－우유는 액체에서 고체로 바뀐다.
③ 우유 전부를 고체로 바뀔까?
－아니오, 일부분은 액체로 남아 있다.
④ 베이킹 소다가 유장에 추가되었을 때 무슨 일이 일어나는가?
－거품이 일어난다. 베이킹 소다(염기)는 식초(산)과 반응하여 기체(이산화탄소)를 발생시킨다.
2011 + Autumn 35
5. 생각해 보기
① 이 풀을 만들기 위한 방법이나 형식을 바꾸면 무슨 일이 일어나는가? 예를 들어 이 형식에서
식초를 덜 쓰면 무슨 일이 일어나는가?
－다른 시나리오로 하면 무슨 일이 일어날지 생각하여 학생들에게 예측하게 하라. 풀이 좀 더
끈적할까? 덜 끈적일 것일까? 액체가 많을까, 고체가 많을까, 풀은 빠르게 마를까? 느리게
마를까.
심화실험 :
새로운 풀 발명하기
1. 준비물
① 다른 종류의 우유(일반 우유, 저지방 우유, 무지방 우유, 두유)
② 다른 종류의 산성 용액(식초, 레몬 주스, 소다)
③ 계량스푼
④ 다른 종류의 종이를 다양하게 수집하기(건축 종이, 휴지, 카드보드)
2. 교사 참고사항
학생들은 새로운 풀을 발명하기 위해 성분 요소를 바꾸거나 비율을 달리해 실험한다. 새로운 풀을
테스트하고 상점에서의 풀과 비교해 본다.
① 학생들은 우유와 식초대신 다른 물질을 써서 주요 활동과 같은 절차를 다르면 된다.
② 학생들은 주요활동과 방법을 변화시킬 수 있고, 우유와 식초의 양을 변화시킬 수 있다.
③ 학생들이 사용한 방법을 기록하여야 함을 명심하라
④ 학생들이 만든 풀을 종이 위에 시험하고 일반적인 풀과 유용성을 비교할 수 있다.
3. 실험 과정
실험 과정은 기본실험과 동일하다.
4. 실험 정리
① 이 심화실험의 학생활동은 산업 현장에서 새로운 물질을 만들어내기 위해 하는 화학자의 활동
과 유사한가?
－그렇다. 종종, 화학자는 한 가지 의도로 활동 방법을 가지고 시작하지만 새로운 목적에 맞는
레시피를 위해 방법을 추가 조정하기도 한다.
② 실험과정 후에 얻은 풀의 성질은 어떠한가? 촉감. 접착력, 냄새 등을 비교하여 정리해 보자.
실험실 안전 ① 실험을 할 때 보안경을 착용한다.
② 절대 실험 준비물을 먹지 않는다.
③ 모든 물질은 실험이 마치면 쓰레기통에 버린다.
④ 사용하지 않은 우유는 냉장고에 보관하고 2주안에 사용한다.
함께 만드는 화학수업 우유와 식초로 만드는 풀
36 CHEMICAL EDUCATION
더 알아보기 [기본자료]
1. 우유에는 무엇이 있나?우유는 물과 젖당(락토제), 지방, 단백질과 비타민과 미네랄과 같은 미량의 영양소의 혼합물이다.
우유는 서로에게 녹지 않는 여러 성분을 가지고 있기 때문에 유상액이라고 알려진 특별한 혼합물의
일종이다. 지방과 단백질은 우유의 수분 속에 부유하는 작은 방울로 되어 있다. 학생들이 친숙한 다
른 유상액에는 마요네즈와 샐러드 드레싱 같은 것이 있다. 학생들은 “유화제가 추가된”이나 “고정
제가 추가된” 이라고 기술된 품목의 성분라벨이 붙여진 것을 볼 수 있을 것이다. 유화제는 서로를
용해하지 않는(기름과 식초와 같은) 두 가지 액체를 함께 혼합되어 있게 하려고 첨가하는 물질이다.
2. 우유 단백질 분리하기
소 우유에 주요 단백질은 카세인(casein)이라 불린다. 카세인은 다른 단백질과 같이 그들의 작용,
특성, 고유한 성질을 결정하는 삼차원 입체구조를 가지고 있다. 만약 단백질의 모양이 변했다면
단백질의 비율도 변할 것이다. 단백질의 모양이 변할 때 이를 단백질 변성이라 부른다. 단백질 변
성은 눈에 보이며 다르게 작용한다.
단백질 변성의 한 가지 방법은 열을 통해서이다. 달걀 속의 단백질(알부민)은 열을 받으면, 투명한
액체에서 흰 고체로 바뀐다. 단백질 변성의 도 다른 방법은 산을 추가하는 방법이다. 학생들이 식
초(산)를 우유에 추가할 때 우유속의 카세인이 모양이 변하고, 변성된다. 이런 우유 단백질 변성은
액체에서 고체로 바뀌며, 우유의 고체 부분은 커드(curds),치즈 원료라 불리고 우유의 액체 부분
은 유장(whey)이란 불린다.
신선한 우유는 산성이나 염기성이 아니고 중성이다. 우유가 시간이 지나면서 세균이자라면서 산
을 생성하기 시작하게 되는데 이 때문에 오래 된 우유가 상하고 고체 부분이 생기는 것이다. 학생
들은 풀로 쓰기 위해 고체 카세인을 필터해 낸다. 카세인은 표면에 여전히 식초가 묻어있으므로
그 풀을 중성화하기 위해 베이킹 소다(염기)를 넣는다. 식초와 베이킹 소다는 물과 이산화탄소 기
체 새로운 화학물질을 생성하는 호학반응을 한다. 학생들이 보는 거품은 우리가 숨을 내쉴 때 나
오는 기체, 탄산음료에서 거품을 만들어내는 기체 이산화탄소이다.
[심화자료]
1. 폴리머 화학
단백질은 작은 단위가 반복해 만든 긴 분자이고 폴리머의 일종이다. 또 다른 천연 폴리머는 DNA
와 녹말풀이다. 이 활동에서, 학생들은 이 폴리머를 풀로 사용한다. 일반적인 흰 풀은 폴리비닐 알
콜이라 불리는 폴리머이다. 산업 화학자들은 종종 개선된 풀, 플라스틱, 섬유의 개발과정에서 새
로운 폴리머를 생성해 내기도 한다.
2011 + Autumn 37
2. 기술학 -파스퇴르 살균
파스퇴르 살균은 프랑스의 과학자 파스퇴르의 이름을 딴 것으로, 그는 1860년대에 포도주와 맥주
의 비정상적인 발효작용을 57℃ 정도에서 수 분간 가열함으로써 막을 수 있다는 것을 보여주었
다. 우유의 저온살균은 여러 나라에서 사용되지만 특히 미국에서 널리 사용되고 있는데, 63℃에
서 30분간 또는 보다 높은 온도인 72℃에서 15초간 가열한다(온도가 높아지면 가열시간이 단축
됨)(→ 젖). 시간과 온도는 우유 속에 들어 있는 결핵균(Mycobacterium tuberculosis)과 좀 더 열
에 강한 비포자형의 병원성 미생물을 죽일 수 있는 정도에서 결정된다. 열처리는 부패를 일으키는
미생물을 대부분 사멸시켜 음식물의 저장기간을 연장시켜준다.
초고온 살균법은 우유나 크림을 138~150℃에서 1~2초간 가열하는 것이다. 밀봉된 용기에 무균
상태로 담긴 초고온 살균우유는 냉장하지 않아도 몇 개월 동안 저장할 수 있다. 초고온 파스퇴르
살균 우유와 크림은 적어도 138℃에서 2초간 가열하지만 엄격한 포장이 어려우므로 냉장해야 하
며, 저장수명은 60~90일 정도이다. 개봉 후에는 초고온 살균제품과 초고온 파스퇴르 살균제품 모
두의 부패시간이 전통적인 저온 살균제품과 비슷하다. 몇몇 고형 식품의 저온살균에는 가벼운 열
처리방법이 이용되나 음식물에 따라 정확한 방법이 달라진다. 복사저온살균법은 음식물의 저장
기간을 연장하기 위해 베타선 또는 감마선을 이용하는 것이다.
참고문헌 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
1. OMSI(2007). No Hassle Messy SCIENCE WITH A WOW : Chemistry in the K-8 classroom2. 파스퇴르살균
http://search.daum.net/search?w=tot&t__nil_searchbox=btn&q=%C6%C4%BD%BA%C5%F0%B8%A3%20%BB%EC%B1%D5
함께 만드는 화학수업 우유와 식초로 만드는 풀
38 CHEMICAL EDUCATION
탐구 활동 보고서 : 우유와 식초로 만드는 풀
주제 끈적이는 풀을 직접 만들 수 있을까?학 번 이 름
활동목표 화학적 성질을 이용해 혼합물을 분리하여 풀을 만들 수 있다.
준비물 우유, pop-top squeeze bottle, 식초, 베이킹 소다, 플라스틱 컵 2개, 플라스틱 스푼, 나무젓가락, 커피 필터, 5~10개의 종이 조각
들어가기 1. 풀은 어떻게 보이는가? 어떤 느낌이 드는가? 냄새는 어떤가?
2. 모든 풀이 같을까? 어떻게 같고 어떻게 다른가?
3. 왜 이렇게 다양한 풀이 많을까?
실험과정 ① 플라스틱 컵에 우유 3스푼을 넣는다.
② 우유가 든 컵에 식초 3스푼을 넣는다.
③ 우유와 식초를 나무로 된 막대로 섞는다.
④ 이것을 여과기 속의 종이수건이나 커피 필터 안으로 넣는다. 여과기 아래에 빈 플라스틱 컵을
놓는다.
⑤ 혼합물을 여과기 속으로 조심히 붓고 액체가 필터를 통해 여과기를 통과하여 컵 속으로 들어갈
때까지 기다린다.
⑥ 종이수건이나 커피 필터를 부드럽게 여과기에서 들어 올린다.
⑦ 고체 위로 베이킹 소다를 뿌린다.
⑧ 종이를 붙이는데 풀을 사용하라. 풀이 마를 때까지 종이를 그대로 둔다.
⑨ 교사의 지시에 따르며 주변 정리한다.
실험정리 ① 식초가 우유에 추가되었을 때 무슨 일이 일어나는가?
② 고체부분이 어디에서 온 것일까?
③ 우유 전부를 고체로 바뀔까?
④ 베이킹 소다가 유장에 추가되었을 때 무슨 일이 일어나는가?
생각해 보기 ① “Little Miss Muffet은 그녀의 낮은 대위에 앉아 치즈의 원료와 유장을 먹고 있다...”? 는 시의
운을 들어 본 적 있는가? 치즈의 원료와 유장을 먹어본 적 있는가?
② 이 풀을 만들기 위한 방법이나 형식을 바꾸면 무슨 일이 일어나는가? 예를 들어 이 형식에서 식
초를 덜 쓰면 무슨 일이 일어나는가?
