<과학교사가 알려주는 원소이야기 6.> 변화무쌍한 슈퍼맨, 탄소

 

 

<과학교사가 알려주는 원소이야기 6.

변화무쌍한 슈퍼맨, 탄소>

 

 

 

 

 

여러분 안녕하세요! 과학교사 정은희입니다. 검고 잘 부스러지는 연필심과 투명하고 단단한 다이아몬드와 같은 탄소로 이루어졌다는 것을 믿을 수 있나요? 그럼 오늘은 변화무쌍한 원소인 탄소에 대해 알아볼까요?

 

 

 

 

 

유기화학의 시작, 탄소화합물

 

고대부터 목탄과 검댕으로 널리 알려진 탄소는 발견자가 따로 존재하지 않지만,  프랑스의 기통 드 모르보가 목탄을 뜻하는 그리스어 carbo를 따서 carbone이라는 이름을 붙여 주었습니다.

 

원래 2번째 껍질에는 8개의 전자까지 들어갈 수 있는데, 탄소는 4개의 전자만을 가지고 있기 때문에 남은 4개의 빈자리를 통해 또다른 탄소, 수소, 산소, 질소, 할로젠 등 여러가지 원자가 결합한 탄소 화합물을 만들어 냅니다.

탄소는 생명체의 구성원소로 생명활동의 근본이 되며, 화석연료, 식량, 대부분의 의약품과 우리 생활 주변에서 사용되고 있는 많은 석유화학 제품 모두 탄소화합물로 구성되어 있습니다. 여러분이 화학과 관련된 학과에 진학한다면 현재까지 수천만 종이 알려져 있고, 매년 수만 종의 새로운 물질이 발견되고 있다고 하는 탄소화합물을 주 내용으로 하는 유기화학이라는 학문을 배우시게 될텐데요. 화학교육과를 졸업한 선생님은 대학교 때 유기화학을 2년동안이나 배우면서 탄소화합물의 양이 엄청나다는 사실을 몸소 느꼈답니다.

탄소의 동소체

 

 

 
동소체란 동일한 원소로 만들어졌지만 결합상태와 성질이 다른 물질을 말합니다.

 

우리가 쉽게 접할 수 있는 탄소의 동소체 중 하나가 흑연인데요.

흑연은 탄소 원자 1개에 3개의 탄소 원자가 평면에서 정육각형 모양으로 결합한 층상 구조의 물질로, 층 사이의 결합력이 약하여 부스러지기 쉽습니다. 특히 결합에 사용하지 못한 홀전자때문에 흑연은 다이아몬드와는 달리 전기전도성을 가지고 있습니다. 그래서 선생님은 중학교 3학년 학생들에게 전기와 자기 단원을 가르칠 때 전기가 흐르는 도선 대신 연필심을 이용한 실험을 주로 하였는데, 학생들이 연필심이 전기가 통한다는 사실을 자연스럽게 알게 되었겠죠?

탄소의 또다른 동소체인 다이아몬드는 각 4개의 탄소원자가 정사면체 모양으로 강하게 결합한 그물 구조의 물질로, 매우 단단합니다. 예전부터 보석으로 쓰였지만 단단하기 때문에 금속, 유리 등의 표면을 깎거나 평활하게 하기 위하여 사용하는 연마제로 사용되기도 합니다.

그밖에 풀러렌은 60개의 탄소 원자가 정오각형과 정육각형의 모양으로 연결되어 규칙적으로 반복되는 물질로 축구공과 비슷한 모양이며, 신소재로 급부상 중인 그래핀은 6개의 탄소 원자가 정육각형 모양으로 연결된 평면 구조이고, 탄소 나노튜브는 탄소 원자 6개가 정육각형 모양으로 연결된 관 모양을 이룹니다.

우리의 곁에서 여러 모습을 통해 도움을 주는 고마운 탄소. 능력이 많은 탄소를 잘 활용하여 지구와 인간 모두 살기 좋은 환경을 만들기 위해 다 함께 노력해봐요!

 

  

 

 

선생님의 한마디

 

 

북극의 빙하가 녹아 북극곰이 살아갈 터전을 잃어가고 있다는 뉴스를 본적이 있나요?
여러분도 개인적으로 지구 온난화를 막기 위해서 탄소 배출량을 제한하거나 재활용, 분리수거를 하는 등의 노력을 하고 있겠지만 선생님이 좋은 제도 하나를 알려드리려고 해요!

바로 “탄소 포인트제”입니다. 정부가 온실가스 감축 및 저탄소 녹색성장에 대한 시민의식과 참여 확대를 위해 도입한 제도입니다. 그림과 같은 탄소 포인트제 가입 확인서를 작성하면 탄소 절감을 실천하고 이에 따른 혜택도 받을 수 있어요. 

전기, 수도, 가스 등 에너지 절약 시 탄소 포인트를 쌓을 수 있어요. 지급 받은 탄소 포인트는 현금, 탄소캐쉬백, 교통카드, 상품권, 종량제 쓰레기봉투, 공공시설 이용 바우처, 기념품 등 지자체가 정한 범위 내에서 사용이 가능하다고 하네요.

에너지 절약도 하고 인센티브도 챙기고 일석이조 아닌가요~? 여러분도 탄소 포인트제에 가입해서 선생님과 함께 녹색 지구를 살리는 보람찬 활동을 해보아요 :D