옥시풀의 대변신! 중학교 과학 실험, ‘알갱이 1알’로 산소 발생 100% 성공하는 프로의 비법

안녕하세요, 사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험이죠.

소독약으로 흔히 사용되는 ‘옥시풀(Oxydol)’! 사실 이 액체에서 우리가 살아가는 데 필수적인 ‘산소’ 를 얻어낼 수 있다는 사실, 알고 계셨나요? 이번에는 중학교 1학년 과학 시간에도 해보는, 아주 친숙한 재료를 사용한 산소 발생 실험을 소개합니다. 겉으로 보기엔 쉬워 보이지만, 성공을 위해서는 약간의 노하우가 필요합니다. 교과서에는 나오지 않는, 시간을 단축하고 성공률을 확 높이는 전문가의 팁을 준비부터 마무리까지 꼼꼼하게 알려드릴게요. 자, 함께 과학의 세계를 들여다봅시다!

준비물
옥시풀(3% 과산화수소수) 7mL

이산화망가니즈(이산화망간)

시험관 3개

성냥

향

불씨 보관함

젖은 걸레

석회수

왜 옥시풀에서 산소가 나올까요? 실험 원리
도대체 왜 옥시풀에서 산소가 발생하는 걸까요? 옥시풀의 정체는 ‘과산화수소(H₂O₂)’ 라는 물질의 수용액입니다. 이 과산화수소는 약간 불안정해서, 가만히 두면 천천히 물(H₂O)과 산소(O₂)로 분해됩니다.

2H₂O₂ ⟶ 2H₂O + O₂

이 반응을 극적으로 빠르게 해주는 것이 바로 검은 가루 ‘이산화망가니즈(MnO₂)’ 입니다. 이산화망가니즈는 자신은 변하지 않으면서 화학 반응을 촉진하는 ‘촉매’ 역할을 합니다. 마치 마라톤 선수의 페이스를 끌어올려 주는 페이스메이커 같은 존재죠.

시간 단축하고 성공! 실험 순서와 전문가의 팁
꿀팁 ①: 이산화망가니즈는 ‘알갱이’ 딱 한 알만!
이산화망가니즈는 가루 형태와 알갱이 형태가 있지만, 알갱이 형태를 사용하는 것을 강력히 추천합니다.

가루 형태를 사용하면 과산화수소와 닿는 표면적이 너무 커서 반응이 한순간에 너무 빠르게 진행됩니다. 부글부글 거품이 심하게 나더니 눈 깜짝할 사이에 반응이 끝나버리죠. 하지만 알갱이 형태는 반응이 온화하고 오래 지속되므로, 충분히 산소를 모을 수 있습니다. 필요한 양은 딱 ‘한 알’ 로 충분합니다.

꿀팁 ②: 옥시풀은 3%로 충분! 준비는 직전에
약국에서 구할 수 있는 옥시풀(3% 과산화수소수)로도 충분한 양의 산소가 발생합니다. 이 정도 농도라면 만에 하나 손에 닿아도 바로 씻어내면 큰 문제는 없습니다.

과산화수소는 쉽게 분해되므로, 실험 직전에 비커 등에 필요한 양만 준비해서 학생들이 각자 덜어 가는 방식이 좋습니다.

꿀팁 ③: 반응이 느리다면? 이럴 땐 ‘따뜻하게’ 데우세요!
시험관은 미리 물에 담가 두세요.

겨울철 등 기온이 낮으면 화학 반응 속도가 느려지기 마련입니다. ‘산소가 잘 안 나오는 것 같다…’고 느껴진다면, 따뜻한 물을 담은 큰 비커를 준비하여 반응 중인 시험관을 담가 보세요. 온도가 올라가면 분자 운동이 활발해져 반응 속도가 눈에 띄게 빨라집니다.

※ 안전을 위해 시험관 스탠드에 둔 채로 하지 말고, 손으로 잘 잡고 진행하세요.

꿀팁 ④: ‘조연성’을 확인해 봅시다!
모은 산소의 성질을 확인하는 하이라이트입니다! 불이 꺼져가던 향을 시험관 안에 넣으면… ‘퐁!’ 하는 소리와 함께 다시 불꽃을 피우며 격렬하게 타오릅니다. 이는 산소가 가진 ‘물질이 타는 것을 돕는 성질(조연성)’ 때문입니다. 우리가 호흡으로 산소를 들이마시는 것도 체내에서 영양분을 태워 에너지를 얻기 위함이죠. 정말 생명을 지탱하는 기체입니다.

꿀팁 ⑤: 석회수로 ‘다른 것’임을 증명하기
다음으로, 세 번째 시험관에 석회수를 넣고 흔들어봅니다. 결과는… 아무 일도 일어나지 않고, 석회수는 투명한 채로 남습니다.

이것은 실패가 아닙니다. 석회수는 ‘이산화탄소’ 를 검출하는 시약입니다. 뿌옇게 흐려지지 않는다는 것은 ‘발생한 기체가 이산화탄소가 아니다’ 라는 것을 증명하는 것이죠. 이것 역시 훌륭한 실험 결과입니다.

안전한 뒷정리 방법
이산화망가니즈는 촉매이므로 실험 후에도 그대로 남습니다. 싱크대에 바로 버리면 막힐 수 있으니, 한 번 체에 거른 후 시험관을 씻도록 합시다.

시험관 솔의 올바른 사용법도 이 기회에 마스터하면 좋겠죠.

이러한 팁들을 잘 활용하면 약 50분의 수업 시간 동안 순조롭게 실험을 마칠 수 있습니다. 다음은 이산화탄소와 수소 발생 실험에 도전해 보세요!

未来のクリーンエネルギー「水素」を自分の手で生み出そう！（水素の発生実験）

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• 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。

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• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
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• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師・ショー・その他お知らせ

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