내일은쌤

[수업공유] 주기율표 만들기

친절한과학쌤

2023년 06월 19일

창의 STEM
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안녕하세요~ 친절한 과학쌤입니다.

오늘은 현대의 주기율표에 나타난 원소들의 주기적 성질을 살펴보고, 주기율표를 만들기 위해 노력한 과학자들에 대해 인터넷 정보를 활용하여 자료를 찾아보는 수업에 대해 공유해 보도록 하겠습니다.

탐구 활동

멘델레예프의 주기율표 만들기

단원	Ⅰ. 역사 속의 과학 탐구 2. 멘델레예프의 주기율표 만들기	교과서
		지도서
성취 기준	과학사에서 우연한 발견으로 이루어진 탐구 실험을 수행하고, 그 과정에서 발견되는 과학의 본성을 설명할 수 있다.
학습 목표	• 원소들을 성질에 따라 배열하여 규칙성을 찾을 수 있다. • 과학사에서 우연한 발견으로 이루어진 탐구 실험을 수행하고, 그 과정에서 발견되는 과학의 본성을 설명할 수 있다.
학습 요소	우연한 발견
과학과 핵심역량	과학적 사고력, 과학적 문제 해결력, 과학적 의사소통 능력

단계

내 용

활동 전략 및 유의점

교수 학습 방법

도입

(5분)

[단원 열기] 과학자들의 꾸준한 노력 속에서 일어난 우연한 발견에 의해 완성된 지식의 사례로 무엇이 있는지 생각해 보게 한다.

[탐구 문제] 주기율표가 만들어지기까지 과학자들은 어떤 노력을 하였을까?

주기율표 관련 동영상을 감상하면서 수업의 참여도나 흥미를 높인다.

• 대집단 학습

전개

(40분)

[탐구 안내]

원소 카드를 배열하여 표를 만들어 봄으로써 원소들의 주기적 성질을 이해할 수 있도록 하는 활동이다.

[탐구 진행]

1. 과정

- 원소 카드 17장을 자르고, 원소 기호 옆에 원소의 이름을 써 보게 한다.

- 모둠별로 원소 카드의 원소들의 성질에 어떤 공통점이 있는지 토의하고, 성질이 비슷한 원소 카드를 묶어 보게 한다.

- 원소의 주기적 성질이 잘 나타나도록 분류 기준을 선정한 후 원소 카드를 배열하여 표를 만들어 보게 한다.

- 원소 카드를 배열한 표를 발표해 보게 한다.

2. 정리하기

- 같은 세로줄에 배열된 원소들의 공통점을 찾아본다.

- 같은 가로줄에 배열된 원소들 사이에 나타나는 규칙성을 찾아본다.

∙ 원소를 분류할 때 학생들이 스스로 판단하여 기준을 정하도록 하고, 정한 기준에 대한 논리적 근거를 토의하게 한다.

• 소집단 학습

• 대집단 학습

정리

(5분)

1. 이번 차시 학습 활동 정리

2. 원소들의 주기적 성질 이해하기

• 소집단 학습

평가유형

관찰 평가

[학생 학습지 공유1]

목표 • 원소들을 성질에 따라 배열하여 규칙성을 찾을 수 있다.

탐구 문제 주기율표가 만들어지기까지 과학자들은 어떤 노력을 하였을까?

활동하기 1. 멘델레예프 따라 하기

준비물 원소 카드( 139쪽), 두꺼운 종이, 가위, 풀

1. 원소 카드 17장을 자르고, 원소 기호 옆에 원소의 이름을 써 보자.

2. 모둠별로 원소 카드를 보면서 원소들의 성질에 어떤 공통점이 있는지 토의하고, 성질이 비슷한 원소 카드를 묶어 보자.

3. 원소의 주기적 성질이 잘 나타나도록 원소 카드를 배열하여 표를 만들어 보자.

4. 원소 카드를 배열한 표를 발표해 보자.

[ 결과 ]

1. 같은 세로줄에 배열된 원소들은 어떤 공통점이 있는가?

➜ 산소와 결합한 화합물의 화학식 형태가 같다. 수소와 결합한 화합물의 화학식 형태가 같다.

2. 같은 가로줄에 배열된 원소들 사이에는 어떤 규칙성이 나타나는가?

➜ 원자량이 커진다.

[학생 학습지 공유2]

목표 • 과학사에서 우연한 발견으로 이루어진 탐구 실험을 수행하고, 그 과정에서 발견되는 과학의 본성을 설명 할 수 있다.

탐구 문제 주기율표가 만들어지기까지 과학자들은 어떤 노력을 하였을까?

활동하기 2. 주기율표가 만들어지는 과정에서 과학자들의 활동 조사하기

1. 멘델레예프가 주기율표를 만들기 전에도 과학자들은 원소들을 일정한 규칙에 따라 분류하였고, 그 후에도 연구를 계속하여 현대 주기율표를 만들었다. 주기율표가 만들어지는 과정에서 노력한 과학자들의 활동을 조사해 보자.

◆ 라부아지에 (1743~1794)

- 더이상 분해되지 않는 물질을 원소라 정의하고, 33종의 원소를 성질에 따라 기체, 비금속, 금속, 산화물의 4가지로 분류하였다. 그러나 그중에는 열이나 빛과 같이 물질이 아닌 것이 포함되어 있었고, 석회와 같이 현재는 원소가 아닌 것으로 밝혀진 물질도 포함되어 있었다.

◆ 되베라이너 (1780~1849)

- 독일의 과학자 되베라이너는 칼슘, 스트론튬, 바륨이 화학적으로 비슷한 성질을 가지며, 스트론튬의 원자량도 칼슘과 바륨의 중간 값과 비슷하다는 사실을 발견하였다. 그 후 염소, 브로민, 아이오딘의 세 원소와 리튬, 나트륨, 칼륨의 세 원소도 각각 화학적 성질이 비슷할 뿐만 아니라, 원자량 간에 일정한 관계가 성립함을 알아내었다. 그는 화학적 성질이 비슷한 이들 3가지 원소 쌍을 세 쌍 원소라고 하였다.

◆ 뉴랜즈 (1837~1898)

- 영국의 과학자 뉴랜즈는 당시까지 알려진 56개의 원소들을 원자량이 증가하는 순서대로 배열하면, 음악에서의 옥타브와 같이 8번째 원소마다 성질이 비슷한 원소가 나타난다는 것을 발견하였다. 당시에는 비활성 기체가 발견되지 않았기 때문에 옥타브 법칙이 성립할 수 있었으며, 비활성 기체까지 포함시키면 9번째마다 비슷한 원소가 나타난다고 할 수 있다.

◆ 멘델레예프 (1834~1907)

- 러시아의 과학자 멘델레예프는 당시까지 알려진 63종의 원소들을 화학적 성질을 기준으로 하여 원자량에 따라 순서대로 나열하여 주기율표를 만들었다. 당시까지 발견되지 않은 원소의 자리는 비워 두고, 주기율표상의 위치로부터 새로운 원소의 존재 가능성과 성질을 예측하였다.

◆ 모즐리 (1887~1915)

- 영국의 과학자 모즐리는 음극선관의 금속에 전자를 충돌시켰을 때 생성되는 X선의 파장이 금속 원자의 양성자수(원자 번호)가 증가함에 따라 짧아지는 것을 발견하였다. 이를 토대로 모즐리는 원소들의 원자 번호를 결정하고, 원소들의 주기성은 원자 번호에 따라 결정된다는 것을 발견하였다.

2. 멘델레예프가 만든 주기율표와 현대 주기율표의 가장 큰 차이점을 토의해 보자.

➜ 멘델레예프는 원소들을 원자량 순서대로 나열하여 주기율표를 만들었고, 현대의 주기율표는 원소들을 원자 번호 순서로 나열하여 만들었다.

[ 탐구 정리]

1. 배열한 표와 멘델레예프의 주기율표를 비교하고 모둠별로 발견한 규칙을 설명해 보자.

➜

2. 과학자들은 혼자서 과학적 발견을 하거나 과학의 발전에 공헌하다고 생각하는가? 근거를 들어 자신의 생각을 주장하는 글을 써 보자.

➜

활동하기 3. 생활 속 원소 주기율표 제작하기

목표 • 생활 속에서 사용되는 원소 주기율표를 찾을 수 있다.

준비물 색연필, 싸인펜, 유성매직, 도화지, 자, 풀

[교사용 보충자료]

◆ 원소와 주기율표

1. 원소 : 물질을 이루는 기본 성분으로, 화학적 성분으로 더이상 분해되지 않는다.

- 지구와 생명체를 구성하는 모든 물질은 원소로 이루어져 있다.

- 현재까지 발견된 원소는 110여 종류이며, 한가지 또는 두가지 이상의 원소가 모여 물질을 이룬다.

2. 주기율표

- 주기율 : 성질이 비슷한 원소들이 일정한 간격을 두고 주기적으로 나타나는 현상

- 현대의 주기율표 : 원소들을 원자 번호 순으로 배열하여 비슷한 화학적 성질을 갖는 원소가 세로줄에 오도록 배열

- 족 : 주기율표의 세로줄로, 1~18족으로 분류한다.

- 주기 : 주기율표의 가로줄로 1~7주기로 분류한다.

◆ 원소의 성질에 따른 분류

1)금속원소와 비금속 원소

구분	금속원소	비금속원소
주기율표에서 위치	왼쪽과 가운데	오른쪽(단, H는 왼쪽)
이온형성	양이온이 되기 쉽다	음이온이 되기 쉽다(단, 18족은 제외)
실온에서의 상태	고체(단, 수은은 액체)	기체, 고체(단, Br은 액체)
펴짐성/뽑힘성	크다	없다
열전도성	잘 통한다	잘 통하지 않는다