20    년    월    일     요일   시간 :                날 씨 :            장   소 :

학 교   반    번   이  름 :

풀러렌 축구공

정오각형과 정육각형으로 이루어진 축구공을 만들어 보면서, 풀러렌의 구조에 대해 알아봅시다.

[준비물] 풍선, 시트지, 마분지, 고무줄, 스태플러심(No.10), 도형모형

가위, 스태플러

[실험방법]

1. 도형모형을 이용하여 마분지 뒷면(어두운면)에 한변이 4.5cm인 정오각형 12개를 그립니다.

2. 마분지의 앞면(흰면)에 시트지를 붙인 후 시트지와 함께 오려냅니다.

3. 12개의 정오각형 모서리에 스태플러를 이용하여 스태플러심의 한 쪽 끝이 살짝 밖으로 나오도록 찍어줍니다.(아래사진 참조)

4. 이 중 2개의 정오각형 꼭지점의 스태플러심에 고무줄을 연결합니다.

☞ 스태플러심을 벌려 고무줄을 끼운 후 스태플러심을 손으로 눌러 단단히 고정시킵니다.

5. 4번의 정오각형 고무줄 마다 나머지 5개씩의 정오각형을 연결하고 서로의 둘레도 고무줄로 연결합니다.

6. 만들어진 모형 두개를 평탄한 곳에 펴놓고 고무줄을 사용하여 서로 연결합니다.

☞ 서로 연결한 곳이 언제나 6각형이 되도록 하면 됩니다.

7. 빠진곳이 없이 연결되었다면 안쪽에 풍선을 넣고 불어줍니다.

8. 적당한 크기가 되어 고무줄이 늘어짐 없이 되면 풍선을 묶고 정리해 줍니다.

*실험 시 주의 사항*

1. 스태플러심의 끝에 풍선이 눌려 터지지 않도록 잘 눌러주세요.

2. 연결 부위가 모두 6각형이 되었는지 살펴보세요.

3. 풍선을 불었을때 둥근모양이 아니라면 손으로 풍선을 잘눌러 둥글게 만져주세요.

[확인 학습]

♣ 만들어진 축구공을 관찰해 봅시다.

1. 정오각형은 몇 개인가요?

2. 정육각형은 몇 개인가요?

3. 그렇다면 축구공은 몇 개의 면이 모인 물체일까요?

4. 60개의 탄소 원자로 이루어진 축구공 모양의 신물질이 밝혀 졌는데, 이 물질의 이름은 무엇일까요?

5. 이 물질은 어떤 특성을 가질까요?

[원리 학습]

축구공은 구처럼 보이지만 사실 정오각형과 정육각형의 가죽을 이어 붙인 형태입니다. 자세히 보면 축구공은 12개의 정오각형과 20개의 정육각형이 모여서 만들어진, 32면체 이지요.

최근의 과학계에서 축구공 모양이 신물질로 각광받고 있습니다. 탄소분자로 이뤄진 풀러렌(C60)이 그 주인공. 1985년에 미국의 화학자 리처드 스몰리와 영국의 해롤드 크로토는 60개의 탄소 원자가 뭉쳐진 덩어리 모양의 분자가 있다는 사실을 알아냈다. 이 분자의 구조를 밝히기 위해서 며칠 동안 고민하던 스몰리는 어느날 점심 식사 후에 식탁 위에서 종이를 잘라 이리저리 맞춰보다가 바로 축구공의 꼭지점이 60개임을 깨닫고, 탄성을 질렀다고 합니다.

그러니까 C60은 이 세상에서 가장 작은 축구공인 셈입니다. 이 합성물을 발견한 리처드 스몰리와 로버트 컬, 해롤드 크로토는 이 공로로 1996년 노벨 화학상을 수상했습니다.

축구공이 무수히 많은 발길질에도 끄떡없듯이 이 합성물도 대단히 높은 온도와 압력을 견뎌낼 수 있을 정도로 매우 안정된 구조를 갖습니다. 따라서 윤활제, 공업용 촉매제, 초전도체, 축전지, 약품 전달 매체 등으로 이용될 가능성이 높다. 너무 안정된 구조 때문에 쉽게 이용되기 어렵다는 주장도 있지만 신물질로서의 가능성이 높은 것은 사실입니다.

[느낀점]