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나를 물로 보지 마! - 물 목록

조회 : 6738 | 2009-08-11

물, 신기하고 놀라운 물질
뜨거운 불볕더위가 계속되고 있습니다. 그래서 시원한 곳을 찾아 피서를 떠나는 사람들이 많지요. 깊은 산 속이든 바다든 멀리 떠날 수 있다면 좋겠지만 그렇지 않은 사람들은 가까이에서 더위를 식히는 방법을 찾게 됩니다. 방 안에서 선풍기나 에어컨을 켜놓고 시원한 팥빙수로 한 그릇으로 피서를 대신하는 방법도 있겠고, 또 요즘 여기저기서 많이 보이는 분수를 찾아 흠뻑 물세례를 즐기거나 아이스링크에서 스케이트를 타는 것도 좋은 방법입니다. 그런데 방금 늘어놓은 몇 가지 방법에 가장 많이 나타난 주인공이 무언지 아세요? 눈치 빠른 친구들은 벌써 알아차리셨겠죠? 바다, 빙수, 분수, 아이스링크..

공통적으로 떠오르는 것은? 그렇습니다, 바로 ‘물’입니다. 사실 우리 주변에서 가장 흔한 물질 중 하나가 물입니다. 우리 몸의 약 70%를 차지하고 있는 것도 물이고, 지구 표면적의 약 70%를 차지하고 있는 것도 물입니다. 물은 너무 흔해서 대수롭지 않게 생각하기 쉬운데 모든 생명의 근원이 된다고 말할 수 있을 만큼 중요한 물질입니다. 물은 알고 보면 참 신기하고 신비로운 물질입니다. 물의 성질이 지금과 달랐다면 우리를 비롯한 생명체가 살 수 없었을 것입니다. 지금부터 신비롭고 고마운 물에 대해서 파헤쳐 봅시다!




*알아보기
- 물은 어떤 원자로 만들어졌나요?
- 물은 어떤 성질을 가졌나요?

[사진] 분수에서 물놀이를 즐기는 사람들 (cc) by Mike Willis


물은 어떤 원자로 만들어졌나요?
우리는 모든 물질이 원자로 이루어졌다는 것을 알고 있습니다. 물도 원자들로 만들어졌습니다. 원소 기호나 화학식에 대해 잘 모르는 사람들도 물이 ‘에이치투오(H2O)'라는 것쯤은 압니다. H2O, 바로 물의 화학식입니다. 화학식을 보면 그 물질을 이루는 원자의 종류, 즉 원소를 알 수 있습니다. 원자들이 만나서 새로운 물질을 만드는 것을 ’화학결합‘이라고 하는데, 물은 수소(H) 원자 두 개와 산소(O) 원자 한 개가 만나 화학결합을 함으로써 만들어진 물질입니다. 이렇게 수소 원자 두 개와 산소 원자 한 개로 된 물이라고 하는 물질 한 개를 물 분자 한 개라고 합니다. 아래 그림은 물 분자를 모형으로 나타낸 것입니다. 세 개의 원자가 하나의 직선 위에 있지 않고 꺾어진 모양을 하고 있습니다. 그리고 물은 바로 이 점 때문에 무척 특별한 성질을 갖게 되었습니다.



물은 어떤 성질을 가졌나요?
물줄기가 휜다?
여러분은 혹시 플라스틱 막대나 볼펜 등을 옷자락에 문질렀다가 수돗물 가까이 대어 본 적이 있나요? 만약 그런 적이 없다면 이 글을 읽자마자 한 번 시험해보시기 바랍니다. 물줄기가 반듯하게 흐르지 않고 막대 쪽으로 휘어지는 모습을 볼 수 있을 것입니다. 이것은 막대에 생긴 정전기와 물의 극성 때문에 일어나는 일입니다. 물의 극성은 전자를 끌어당기는 힘이 다른 산소 원자와 수소 원자가 위에서 본 것처럼 꺾인 모양을 하고 있기 때문에 생기는 것입니다.

이것저것 잘도 녹여요!
물은 극성 때문에 여러 가지 물질을 녹일 수 있습니다. 설탕과 소금을 물에 넣으면 잘 녹지요? 물론 너무 많은 양을 넣으면 다 녹지 않고 남겠지만, 그렇지 않은 경우 설탕도 소금도 잘 녹습니다. 설탕은 극성을 띄고 있고 소금은 전하를 가진 이온으로 되어 있어서 극성인 물과 잘 섞이기 때문입니다. 방송에 이온음료 광고가 많이 나옵니다. 물에 여러 가지 이온이 녹아 있는 것이 이온음료인데, 이 또한 물이 가진 극성 때문에 여러 가지 물질을 잘 녹이기 때문에 만들 수 있는 것입니다. 사실 우리 몸의 혈액도 주성분은 물입니다. 물은 생명을 유지하는 데 필요한 영양소나 이온을 녹여서 필요한 곳에 전달할 수 있게 해줍니다.




그렇다면 물은 어떤 물질도 다 녹일 수 있을까요? 예를 들어, 식용유와 물을 합하면 어떻게 될까요? 섞이지 않고 층이 나누어지는 것을 볼 수 있습니다. 식용유는 극성이 아니기 때문에 물에 섞이지 못하고, 물보다 밀도가 낮기 때문에 물 위에 떠있게 됩니다. 즉, 물이라고 해서 모든 물질을 다 녹이는 것은 아닙니다.

[사진] 여러 가지 물질을 녹이는 물의 성질 덕분에 다양한 음료수를 즐길 수 있다. (cc) by oceandesetoiles


얼면 부피가 늘어나요
물을 빨리 차가워지게 하려고 냉동실에 물병을 넣어두고 깜빡 잊은 적은 없나요? 만약 물이 꽉 찬 병이라면 그 병은 냉동실 안에서 터지고 말 것입니다. 왜냐하면 물이 얼음으로 변하면서 부피가 더 커지기 때문이지요. 보통 액체보다 고체의 밀도가 높은데 물의 경우에는 그 반대입니다. 액체인 물이 고체인 얼음보다 밀도가 높습니다. 물의 밀도가 가장 높을 때는 기온이 섭씨 4도일 때입니다. 그리고 그 덕분에 얼음이 물 위에 떠 있을 수 있으며, 강이 얼 때도 위에서부터 얼게 됩니다. 만약 그렇지 않았다면, 겨울에 강이 아래에서부터 얼어붙어서 물 속 생물들도 살기 어려웠을 것입니다. 또 얼어붙은 강 위에서 썰매나 스케이트를 타거나 얼음낚시를 즐길 수도 없었을 것입니다.

[사진] 얼음낚시를 즐기는 사람들 (cc) by Edgar Zuniga Jr.



물은 표면장력도 커요
모든 액체는 표면적을 가능한 한 줄이려고 하는데, 이때 작용하는 힘을 표면장력이라고 합니다. 그렇지만 물질에 따라 표면장력의 크기가 다릅니다. 책받침 같은 플라스틱 판 위에 물과 소독용 알코올을 조금 떨어뜨려 보세요. 아마 물이 알코올보다 더 동그란 모양을 만들 것입니다. 혹시 풀잎에 맺힌 이슬을 본 적이 있는지요? 잎의 표면에 따라 조금씩 다르긴 하겠지만 아마도 동그란 모양을 하고 있었을 것입니다. 이렇게 물이 동그란 물방울을 만드는 것은 표면장력이 크기 때문입니다.

대야에 종이배를 띄우고 한 쪽에 알코을 몇 방울 떨어뜨려 보세요. 종이배가 알코올을 떨어뜨리지 않은 쪽으로 움직이는 것을 볼 수 있을 것입니다. 그것은 알코올이 들어간 쪽의 표면장력이 반대편에 비해 작아졌기 때문입니다.

[사진] 풀잎에 맺힌 물방울 (cc) by rizalis (malaysian macro team)




물은 끓는점과 녹는점이 높아요
물은 비슷한 크기의 물질에 비해 끓는점과 녹는점이 무척 높습니다. 흔히 우리가 연료로 사용하는 메탄가스와 물을 비교하는데요, 물은 메탄에 비해 무려 녹는점은 180도, 끓는점은 260도 정도 높습니다. 만약 물이 메탄처럼 낮은 끓는점을 가졌다면 우리가 살고 있는 지구의 기온에서 물은 기체 상태로 존재했을 것입니다.

물은 비열도 커요
비열은 어떤 물질 1g의 온도를 1℃ 높이는 데 필요한 에너지를 말합니다. 비열이 크다는 것은 온도 변화가 일어나려면 그만큼 에너지 변화가 많아야 한다는 뜻입니다. 물의 비열은 1 cal/gㆍ℃이니까 물 1g의 온도를 1℃ 높이려면 1 cal의 열량이 필요합니다. 별로 크지 않은 값 같지만 금이나 은 같은 금속과 비교하면 몇 십 배에 해당하는 큰 값입니다. 만약 물의 비열이 지금처럼 크지 않았다면 바깥 온도가 변할 때마다 체온이 급격히 변해서 살 수 없었을 것입니다.

위에 이야기한 여러 가지 성질은 물 분자와 물 분자 사이에 작용하는 수소결합 때문에 생기는 현상입니다. 만약 수소결합이 아니었다면 물의 성질은 완전히 달라졌을 것이고, 사람 뿐 아니라 지구 위의 다른 생명체도 살 수 없었을 것입니다. 내용에 화학결합, 극성, 표면장력, 수소결합 등 조금 어려운 단어들이 나왔습니다. 나중에 하나하나 공부할 기회가 올 것입니다. 지금은 물이 가지고 있는 고맙고 특별한 성질에 대해서만 알아두시기 바랍니다.




*오늘의 중요 용어정리
[밀도]
물질의 질량을 부피로 나눈 값 또는 물질의 단위 부피 당 질량. 일반적으로 g/mL 또는 g/cm3의 단위를 쓴다. 같은 질량일 때 밀도가 낮을수록 부피가 크다.

[녹는점]
물질이 고체에서 액체로 상태가 변하게 되는 온도. 물질에 따라 고유한 값을 갖는다.

[끓는점]
물질이 액체에서 기체로 상태가 변하게 되는 온도. 녹는점과 마찬가지로 물질에 따라 고유한 값을 갖는다.

[비열]
어떤 물질 1g의 온도를 1℃ 높이는 데 필요한 에너지.




*한걸음 더!
☆ 물이 없었다면 세상은 어떻게 바뀌었을까요?

☆ 물을 지키기 위해 어떤 일을 할 수 있을까요?





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