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바닷물이 얼지 않는 이유는?

순수한 물은 섭씨 영하 0도에서 언다. 문제는 여기에 다른 물질들이 녹아 들어 있으면 그만큼 어는점이 낮아 지거나 끓는점이 높아지는 현상이 발생한다는 점이다. 바닷물에 녹아 있는 성분을 조사해보면 염화나트륨 이 78%, 나머지는 염화마그네슘을 비롯한 여러 성분이 들어 있다. 바닷물 100cc를 증류하면 3.5g정도의 소 금을 얻을 수 있다. 즉 바닷물에는 3.5%의 소금이 들어 있는 셈이다. 이 소금을 비롯한 마그네슘이 바닷물의 어는 온도를 섭씨 -1.91도 낮춘다. 때문에 바닷물은 순수한 물보다 섭씨 약 2도 정도 더 낮은 온도가 되어야 어는 것이다. 소금이나 염화마그네슘은 물이 어는 것을 방해하는 역할을 한다 . 물이 어는 것은 물분자와 물분자가 수소 결합으로 연결되어 육각형을 이루는 것을 의미한다. 그런데 이들 이온이 물분자 사이에 끼어들어 서로 결합 하는 것을 방해한다. 특히 염화나트륨은 물에 녹으면 나트륨 이온과 염소 이온으로 아주 잘 분리된다. 각각 의 이온은 그만큼 많은 물분자 틈새에 끼어들어 물이 어는 것을 방해한다 그래서 순수한 물에 비해 더러운 물이 더 빨리 얼지 않는다. 보통 수돗물, 더러운 강물, 바닷물 순으로 언다. 그렇다면 영하 15도, 영하 30정도 되는 날씨가 되면 바닷물도 얼어야 하는 것 아닌가. 물론 그렇다. 바닷물 을 세숫대야로 떠다 집 밖에 내 놓으면 섭씨 영하 2도 정도면 언다. 그러나 바다는 세숫대야와는 그 크기를 비교할 수 없을 정도로 넓다. 지구의 표면적은 5억1010만㎢이며, 그 중 약 71%가 바다다. 그 바다의 넓이와 깊이가 바다가 얼지 않는 이유 중 하나이다. 바다는 봄 여름 가을 등 영상의 날씨 때 태양열을 받아 따뜻해진 열을 오랫동안 품고 있다. 몇 개월 밖에 되 지 않는 겨울 기간 동안에 그 열이 다 빠져 나가지 않는다. 더구나 물은 섭씨 영상 4도일 때가 비중이 가장 높 다. 즉 가장 무겁다. 그러므로 이 물은 바닷물 밑바닥으로 가라앉고, 그 대신 바다 밑바닥에 있는 상대적으 로 따 듯한 물이 다시 물 위로 솟아오른다. 이런 과정이 반복되기 때문에 바닷물 표면 온도가 좀처럼 낮은 온도로 쉽게 떨어지지 않는 것이다. 파도가 항상 일고 있는 것도 어는 것을 방해하는 한 요인이다 . 설사 바다 표면의 온도가 영하 10도 정도로 내려갔다고 해도 파도가 계속 치기 때문에 얼음이 생길 틈이 없다. 얼음이 얼려면 표면이 비교적 잔잔하게 되어 있어야 한다. 물론 세숫대야의 물을 아주 추운 날 흔들어 댄다고 해서 어는 것을 막을 수는 없다. 세숫 대야의 물을 흔들어 열을 내거나 밀도 높은 물이 밑으로 내려가게 한다고 해도 추운 날이 빼앗아가는 열을 감당할 수 없기 때문이다. 그러나 바다는 너무나 광대하며 그 속에 품고 있는 열 또한 엄청나기 때문에 추운 날에도 얼지 않고 견딜 수 있는 것이다. 그렇다면 왜 바닷물에 소금이 많은 것일까. 염소는 보통 화산활동으로 많이 생긴다. 해저는 육지보다 지각 의 두께가 얇아 바다 속에서 화산 활동이 자주 있다. 마그마가 뚫고 나오기 쉽게 때문이다. 나트륨은 암석이 나 토양에 많이 포함되어 있다. 이런 나트륨이 빗물에 씻겨 바다로 흘러 들고, 거기서 염소와 결합해 염화나 트륨이 된다. 그러나 강물에는 나트륨은 많지만 염소가 거의 없어 소금을 만들지 못해 짜지 않다. 염화나트륨은 겨울철 도로에 눈이 내렸을 때 뿌리는 제설제로 사용되기도 한다 . 눈이 오는 날 청소차 등에 서 하얀 가루 등을 대량으로 도로에 뿌리는 것을 볼 수 있는 데 그게 바로 염화나트륨이나 염화칼슘(CaCl₂) 이다. 집에서도 마당 등의 눈을 치운 뒤 거기에 소금을 뿌리기도 한다. 이는 바닷물의 순수한 물보다 낮은 온 도에서 어는 원리를 이용한 것이다. 소금의 농도가 3.5%였을 때 물의 어는 온도를 약 2도 정도 낮추므로 이 농도를 아주 높게 하면 영하 20도에도 내리는 눈이 얼지 않고 녹게 할 수 있다. 소금보다 더 강력한 제설제 는 염화칼슘이다. 염화칼슘은 눈과 만나면 발열반응으로 열을 낸다. 그 열로 눈을 녹이며, 녹은 물이 얼지 않 게 한다. 염화칼슘 30%가 섞인 물은 섭씨 영하 50도에서나 얼기 시작한다. 염화칼슘이 염화나트륨보다 더 어 는 온도를 낮추는 것은 각각이 물에 녹았을 때 만드는 이온의 농도 차 때문이다. 소금은 나트륨과 염소 각각 의 이온을 하나씩만 만들지만, 염화칼슘은 칼슘 하나와 염소 두 개 등 모두 3개의 이온을 만든다. 이온이 많 으면 많을수록 물이 어는 것을 더 잘 방해할 수 있다. 출처: 한국바스프
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