과학 동아리

Question

곧 중3되는 11이고 자사고 가고싶어서 과학 동아리 하나 만드려고 하는데 화학 실험 어떤게 좋을까요? 여러가지 조사해봤는데 너무 교과서적인것밖에 없네요ㅜㅠ 적절한거 알려주시면 진짜 감사하겠습니다

게으른사자 · Accepted Answer

중학교 3학년 과학 첫 단원인 '화학 반응의 규칙'을 보면, 탄산칼슘(조개껍데기나 달걀껍데기)과 묽은 염산이 반응하여 이산화 탄소 기체가 발생하는 실험이 나옵니다. 교과서에서는 단순히 "둘이 만나면 기체가 보글보글 난다" 혹은 "질량이 보존된다" 정도만 짚고 넘어가죠. 하지만 여기서 우리가 낚아챌 수 있는 심화 포인트는 바로 '반응 속도와 표면적의 논리적 관계' 입니다. 교과서 실험 과정에 적힌 "알갱이 형태의 탄산칼슘"이라는 문구에 의문을 품고, 알갱이의 크기를 조절했을 때 반응의 완결 시점이 어떻게 달라지는지 정량적으로 측정해보는 것입니다.

단순히 "가루가 더 빨리 반응하네?" 라고 느끼는 건 초등 수준의 감상에 불과합니다. 팩트 중심의 심화 탐구가 되려면 데이터를 뽑아내야 하죠. 같은 질량의 탄산칼슘을 하나는 커다란 덩어리로, 하나는 아주 고운 가루로 준비합니다. 이후 같은 농도의 묽은 염산에 넣고 '초 단위로 줄어드는 전체 질량'을 전자저울로 정밀하게 측정하는 겁니다. 발생하는 이산화 탄소가 공기 중으로 날아가면서 전체 질량이 줄어들 텐데, 이 기울기를 그래프로 그려보면 단위 시간당 반응 속도를 완벽하게 논리적으로 증명할 수 있습니다.

여기서 한 단계 더 들어가면 고등 과정의 '유효 충돌 이론'과 맞닿게 됩니다. 단순히 "가루니까 빠르다"가 아니라, "입자가 작아질수록 염산 이온과 충돌할 수 있는 '노출된 표면적'이 기하급수적으로 늘어나기 때문"이라는 논리를 세우는 겁니다. 교과서에는 생략되어 있지만, 사실 입자 크기가 절반으로 줄어들 때 표면적은 얼마나 늘어나는지 수학적으로 계산해보고, 그 증가 비율이 실제 실험에서 측정된 반응 속도의 증가 비율과 일치하는지 두 번 검산해보는 과정이 들어간다면 아주 좋을겁니당

게으른사자 · Answer

이렇게 교과서에서 심화하는 방식으로 몇개 해보는게 좋을거예요

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