산소와 이산화탄소, 눈에 안 보여도 성격이 달라요!

안녕하세요! 여러분은 지금도 숨을 쉬면서 산소를 마시고 있어요. 하지만 산소는 색깔도 없고 냄새도 없어서 눈에 보이지 않지요. 이렇게 눈에 안 보이는 기체도 저마다 아주 다른 성격을 가지고 있답니다. 오늘은 우리 주변에서 특히 중요한 두 기체, 산소와 이산화탄소를 만나 보고, 기체의 부피가 어떻게 변하는지도 함께 알아볼게요.

개념/원리

먼저 공기는 한 가지 기체가 아니라 여러 기체가 섞여 있는 혼합물이에요. 그중에서 질소가 가장 많고, 그다음으로 산소가 많아요. (질소가 약 78%, 산소가 약 21% 정도예요.)

산소의 성격을 볼까요?

• 색깔이 없고 냄새도 없어요.
• 스스로는 타지 않지만, 다른 물질이 타는 것을 도와줘요. 그래서 산소가 많으면 불꽃이 더 잘 타오른답니다.
• 우리처럼 살아 있는 생물이 숨 쉬는 데 꼭 필요해요.
• 만드는 법: 이산화망가니즈에 묽은 과산화수소수를 부으면 산소가 생겨요.
• 확인하는 법: 향의 불씨(꺼져 가는 불씨)를 가까이 대면 불꽃이 다시 활활 잘 타올라요.

이산화탄소의 성격은 어떨까요?

• 색깔이 없고 냄새도 없어요. (여기까지는 산소와 비슷하지요?)
• 하지만 물질이 타는 것을 막아서 불을 꺼요. 그래서 소화기에 이용해요.
• 석회수에 넣으면 석회수를 뿌옇게(하얗게) 흐리게 만들어요. 이게 바로 이산화탄소를 확인하는 방법이에요.
• 공기보다 무거워요.
• 만드는 법: 탄산칼슘(석회석, 조개껍데기, 달걀껍데기 같은 것)에 묽은 염산을 부으면 이산화탄소가 생겨요.

예시로 익히기

상황 1. 촛불에 유리병을 씌우면? 타고 있던 촛불에 유리병을 덮으면 얼마 뒤 불이 꺼져요. 병 안의 산소가 줄어들면서 더 이상 타는 것을 도와줄 산소가 부족해지기 때문이에요.

상황 2. 소화기는 왜 불을 끌까요? 많은 소화기 안에는 이산화탄소가 들어 있어요. 불이 난 곳에 이산화탄소가 덮이면, 타는 것을 막아 주기 때문에 불이 꺼져요.

상황 3. 달걀껍데기 실험 달걀껍데기에는 탄산칼슘이 들어 있어요. 여기에 묽은 염산을 부으면 보글보글 이산화탄소 거품이 나와요. 그 기체를 석회수에 넣으면 석회수가 뿌옇게 흐려지면서 "아, 이산화탄소가 맞구나!" 하고 확인할 수 있어요. (이런 실험은 꼭 학교에서 선생님과 함께 해야 해요. 묽은 염산 같은 물질은 위험하니 집에서 혼자 하면 안 돼요!)

기체의 부피는 어떻게 변할까요? 기체는 온도와 눌러 주는 힘(압력)에 따라 부피가 변해요.

• 온도가 높아지면 기체의 부피가 커져요. 예를 들어 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 안의 공기가 부풀어 올라 다시 펴지지요.
• 온도가 낮아지면 기체의 부피가 작아져요. 냉장고에 넣어 둔 풍선이 조금 쪼그라드는 것도 이 때문이에요.
• 세게 누르면(압력을 세게 하면) 기체의 부피가 작아져요. 주사기 끝을 막고 밀대를 누르면 안의 공기가 쭉 줄어드는 걸 볼 수 있어요.

흔한 실수

• "산소는 잘 타는 기체다"라고 생각하기 쉬운데, 산소는 스스로 타지 않아요. 다른 물질이 타는 것을 도와줄 뿐이에요.
• 산소와 이산화탄소는 둘 다 색과 냄새가 없어서 헷갈릴 수 있어요. 하지만 불씨가 다시 살아나면 산소, 석회수를 뿌옇게 만들면 이산화탄소라고 기억하면 구분할 수 있어요.
• "온도가 올라가면 부피가 줄어든다"라고 거꾸로 외우지 않도록 조심해요. 온도가 올라가면 부피는 커져요.
• 공기를 한 가지 기체라고 생각하기 쉽지만, 공기는 여러 기체가 섞인 혼합물이에요.

마무리

오늘은 눈에 보이지 않는 두 기체의 서로 다른 성격을 알아봤어요. 산소는 다른 물질이 타는 것을 돕고 생물의 호흡에 꼭 필요하고, 이산화탄소는 불을 끄고 석회수를 뿌옇게 만들어요. 또 기체는 온도가 높아지면 부피가 커지고, 세게 누르면 작아진다는 것도 배웠지요. 이제 주변에서 소화기나 탄산음료, 부푸는 풍선을 볼 때 "여기에 어떤 기체가 있을까?" 하고 한 번씩 떠올려 보세요. 그럼 과학이 훨씬 더 재미있어질 거예요!