① 실험을 할 때 각종 용액이 손에 묻지 않도록 장갑을 착용하고 실험을 진행한다.
② 암모니아수의 경우 농도가 진하기 때문에 직접 냄새를 맡지 않는다.
3.
실험과정① 질산은 용액을 작은 병에 5ml정도 넣는다. ② 암모니아수 한 방울씩 떨어트리며 갈색 앙 금이 생겼다가 사라지게 한다.
③ 용액이 투명해지면 수산화나트륨 수용액과 포도당 수용액을 각각 1.5ml(35방울 정도)씩 넣고 작은 병의 뚜껑을 닫는다.
④ 따뜻한 물이 든 비커에 작은 병을 넣고 병 을 돌리면서 병의 안쪽 면에서 은거울 반응 이 일어나도록 한다.
Tip
1. 은거울 반응 실험 관련
- 실험에서 사용하는 암모니아수의 농도가 진하므로 학생들이 직접 냄새를 맡지 않도록 유 의한다.
- 실험과정 2에서 암모니아수를 한 방울씩 떨어트리며 중간중간 흔들어 주고 총 4~5방울 정 도 떨어트리면 앙금이 사라진다.
- 실험에 사용하는 따뜻한 물은 뜨거운 물이 아니어도 괜찮기 때문에 학생들이 손을 넣어도 다치지 않을 정도의 물로 준비한다.
- 실험에서 사용한 작은 병은 8ml 정도의 부피를 가지는 것을 기준으로 하였다.
- 이 실험은 같은 질산은 수용액을 가지고 이루어지는 2가지 실험인 은나노 입자 실험과 은 거울 반응 실험을 비교하는 과정이므로 다양한 은거울반응 실험 중 교사가 적절한 실험을 선택하여 진행하여도 무방하다.
학생 활동 및 산출물 사진
활동3 은의 새로운 모습을 알아보자~!
1.
아래 사진은 여러분이 은거울 반응 실험을 할 때 사용한 질산은 수용액을 이용하여 만든 은나 노 용액이다. 은거울 반응 실험의 결과와 비교하면 어떤 공통점과 차이점이 있을까?공통점 차이점
둘 다 질산은을 사용한다.
은이 들어있다.
AgNO3와 반응시킨 물질이 다르다.
은이 나타내는 색이 다르다.
은 입자의 크기가 다르다.
Tip
1. 은나노 실험 관련
- 은나노 실험의 경우 교사가 학생들 앞에서 시범실험의 형태로 진행하거나 진행이 어려울 경우 사진자료로 실험의 결과를 제공한다. 하지만 은나노 실험은 학생들의 실험재료 중 하나인 질산은 수용액를 이용하여 은거울 실험과 은나노 실험에서 나타나는 색의 차이에 대해 비교하며 생각해 볼 수 있도록 하기 위하여 진행하는 것이므로, 가능하다면 스마트 디바이스나 실물화상기를 통해 학생들이 직접 볼 수 있는 형태의 시범실험을 진행하는 것 이 좋다.
- 여건이 허락한 다면 교사가 시범실험에서 은나노 용액을 넉넉하게 만들어 조별로 나누어 주고 사진이 아닌 실제 은나노 용액을 관찰해보게 하는 것도 좋다.
2.
아래 사진은 위에서 만든 은나노 용액 속의 은나노 입자의 크기를 변화시킨 모습이다. 우리가 알고 있던 은의 색과 비교해 보자.나노입자가 잘 흩어져 있는 경우 <--->
나노입자가 뭉쳐있는 경우
☞ 은 나노입자가 붉은 색을 띄려면 나노입자의 크기가 ( 작아져야 / 커져야 ) 한다.
기존에 알던 은의
색은?
⇨
새롭게 알게 된 은의 색은?
은이 이러한 색을 나타내는 이유는?
은색, 회색, 금속색(반짝임)
빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 보라, 등 다양한 색
나노입자의 크기가 다르기 때문이다.
활동4 은의 색에 대해 몰랐던 사실~!
1.
자신이 은의 색에 대해 기존에 알고 있었던 사실과 이번 수업을 통해 새롭게 알게 된 사실을 써 보자.2.
활동지의 첫 페이지의 활동하기1로 돌아가 사진 속에서 은이 숨어있는 곳을 더 찾아보자.Tip
1. 은나노 입자 만들기 가. 실험준비물
질산은 수용액, NaBH4 수용액, 증류수(1.25L), 비커 1개, 눈금실린더 2개, 눈금플라스크 (250mL, 1000mL 각 1개), 실험용 장갑
나. 실험 과정
① 증류수 1.25L를 냉동실에 20분 정도 넣 어 냉각시킨다.
② AgNO3 0.042g을 냉각된 증류수 250mL 에 넣어 1mM의 AgNO3 용액을 만든다.
③ NaBH4 0.074g을 냉각된 증류수 1L에 넣 어 2mM의 NaBH4 용액을 만든다.
④ 과정② 에서 만들어진 AgNO3 용액 50mL와 NaBH4 용액 150mL를 준비한다.
⑤ 두 용액을 한 비커에 일정한 속도로 동 시에 부어준다.
⑥ 혼합용액의 색을 관찰한다.
Tip
1. 은나노 입자 색 바꾸기
가. 은나노 입자 만들기 실험에서 만들어진 은나노 용액을 4개의 병에 25mL씩 나누어 담는다.
나. 4가지 농도의 C8H6N2(Phthalazine) 용액을 준비한다.
① 0.1M C8H6N2 용액 : C8H6N2 0.13g을 증류수 100mL에 섞는다.
② 0.01M C8H6N2 용액 : ①에서 만든 용액 10mL에 증류수 90mL를 섞는다.
③ 0.001M C8H6N2 용액 : ②에서 만든 용액 10mL에 증류수 90mL를 섞는다.
④ 0.0001M C8H6N2 용액 : ③에서 만든 용액 10mL에 증류수 90mL를 섞는다.
다. 과정2에서 제작한 4가지 농도의 C8H6N2 용액을 은나노 용액에 각각 20방울씩 떨어트린 뒤 색 변화를 관찰한다.
차시별 교수학습 지도안(3/3) 차시별 교수학습 지도안(3/3) 차시별 교수학습 지도안(3/3)
수업주제 우리만의 나노 의류 만들기 대상 중1 차시 3/3
학습목표 나노입자의 색과 살균효과를 의류에 적용할 수 있다.
STEAM
요소 S, T/E, A 연계과목 미술
교육과정 표현_② 표현 방법: 표현 방법과 매체를 창의적으로 활용하고 계획을 세워 표현 한다.
준비물 PPT자료, 활동지 Nano
big idea 과학, 기술, 사회
흐름 시간
(분) 교수-학생 활동 비고
도입 5
• 활동하기1(나노가 세균을 잡는다?)을 진행한다.
- 은나노 입자의 살균효과에 대한 뉴스영상을 시청하고 주요내용 을 메모한다.
- 나노기술의 살균효과를 적용해 볼 수 있는 다양한 방법을 생각 해 본다.
동영상 재생 가능 여부를 확인한다.
전개 30
• 활동하기2(나노 의류 설명서 제작하기)를 진행한다.
- 교사가 밑그림을 제공하고 그림을 오리거나 그리면서 나노의류 를 디자인하고 설명을 추가할 수 있도록 한다.
다양한 그리기 도구를 준비한다.
정리 10
• 활동하기3(나노 의류 선물하기~!)을 진행한다.
- 학생들이 디자인한 나노 의류가 실제로 제작된다면 누구에게 선물하고 싶은지 작성해보도록 한다.
우리만의 나노 의류 만들기 우리만의 나노 의류 만들기 우리만의 나노 의류 만들기
학습 목표 나노입자의 색과 살균효과를 의류에 적용할 수 있다.
활동1 나노가 세균을 잡는다?
1.
다음은 슈퍼박테리아를 잡는 은나노 기술에 관한 영상이다.출처 : 슈퍼박테리아도 잡는 은나노 청정기술(YTN Science, 2014.09.21)
☞ 영상을 보면서 아래 문장의 빈 칸을 완성해 보자.
- 국내 연구진이 ( 은나노 ) 물질을 코팅해 슈퍼박테리아를 비롯한 모든 ( 병원균 )을 잡 아낼 수 있는 에어필터 기술을 개발했다.
- 은나노 복합체는 강력한 ( 살균 )효과를 지니고 있다. 은나노 복합체의 전체 크기가 박테 리아 크기와 ( 거의 비슷하기 ) 때문에 박테리아와 접촉하면 바로 이빨로 물어뜯는 것처 럼 박테리아를 찢어버리는 정도의 강력한 ( 살균 )효과를 낼 수 있다.
- 에어필터는 ( 감염성 ) 질병 확산의 온상 가운데 하나로 지목되어 왔다.
- 병원균을 죽일 수 있는 에어필터 기술이 개발됨으로써 이 같은 우려가 크게 줄어들 것으로 기대된다.
대상 적용내용
세제, 세탁기 세제나 세탁기에 은나노를 첨가하여 살균이 되도록 한다.
필기구, 휴대폰 등 자주 만지는 물건에 은나노를 처리하여 항균효과를 얻는다.
옷장 옷장 안에 은나노필터를 설치해 의류를 넣기만 해도 살균되도록 만든다.
신발, 내복 등 의류 오래 사용하는 의류에 은나노 처리를 하여 항균효과를 얻는다.
2.
나노기술은 세탁기부터 청소기, 화장품 등 우리가 매일 사용하는 생활용품에 접목되고 있다. 이 들은 모두 물질 입자의 크기를 나노(10억분의 1미터) 단위로 쪼개 물질에 새로운 성질을 부여 하거나 두 개 이상의 물질을 합성해 나노미터 단위의 새로운 물질을 개발하여 기존 제품의 효 율이나 기능을 향상시킨 것이다. 우리 주변에서 어떤 대상에 은나노 기술을 적용해 볼 수 있을 까?Tip
1. 슈퍼박테리아를 잡는 은나노 기술 동영상 링크 : https://www.youtube.com/watch?v=SaaWVP_W-Rs
2. 학생들이 적용을 어려워할 경우 아래 제시된 예시들을 활용해 적절한 힌트를 제공한다.
<나노 기술 적용의 예>
- 세탁기 : 삼성전자의 하우젠 드럼 세탁기는 4000억개 이상의 은나노 입자로 옷감 속에 서식하는 세균을 제거해준다. 급수관에 달린 은발생 장치가 핵심으로 은판에 전압을 가하면 은이온이 생 성돼 옷이나 물 속에 있는 세균을 없애는 원리다.
- 청소기 : LG전자의 싸이킹 청소기는 나노크기의 항균 물질을 먼지통에 넣어 내부의 각종 세균 번식을 억제시켰다.
- 화장품 : 나노 입자가 피부 깊숙이 침투해 영양분을 공급하는 나노비누나 나노 화장품은 LG생 활건강 등 국내 주요 화장품·생활용품 관련기업에서 활발히 연구되고 있다.
- 의류 : 섬유와 의류 분야 역시 나노 기술 연구가 활발하다. 효성은 나노 기술을 적용해 미세한 은을 섬유에 첨가시킨 ‘매직실버’로 첨단 섬유 마케팅에 박차를 가하고 있다. 코오롱은 자외선 차단 기능이 있는 특수 나노입자를 입힌 ‘유브이쿨’ 등을 잇달아 내놓고 있다. 또한 항균 금속 입자에 고강도 나노접착기술을 접목시킨 나노 양말, 나노 구두도 나왔다. 금강제화의 은나노 구 두는 신발 안에 서식하는 세균을 죽이고 균의 침입을 억제하는 기능을 갖고 있다.
- 인테리어 : 한 원목마루 바닥재업체가 출시한 마루바닥재는 은나노 입자코팅기술을 이용해 바닥 재에 은나노를 입힌 것으로, 업체측은 한국원사직물시험연구원 시험 결과 은나노 입자를 입힌 바닥재로 시공했을 경우 식중독균과 박테리아균을 99% 이상 살균하는 효과가 있는 것으로 나타 났다고 밝혔다. 또한 전문가들은 은나노 항균 페인트 역시 진화를 거듭하게 될 것으로 예측하고 있다.
- 디자인 : 유한킴벌리가 최근 개발한 고성능 디지털 날염 나노잉크는 디지털 날염의 전 처리 과 정을 없애고 후처리 공정을 단순화시켰다. 업계는 이에 대해 보다 정교하고 완벽한 디자인이 가 능한 친환경 기술로 평가하고 있다.
- 자동차 : 철의 강도보다 10배나 세지만 철보다 10분의1 정도로 가벼운 나노 재료를 자동차에 사용하면 에너지 효율이 몰라보게 향상될 것으로 전망된다.
출처 : 은나노 생활혁명(Science Times, 2006.01.18)