초3 화학 — 같은 물의 세 가지 모습

지난 시간에는 눈에 안 보이는 기체를 만났어요. 보이지 않아도 공간을 채우고 있는 게 기체였지요. 그런데 작은 궁금증이 하나 남아요. 얼음은 어떤 상태일까요? 얼음을 따뜻한 곳에 두면 어떻게 될까요?

답부터 말하면 이래요. 얼음과 물, 그리고 김과 수증기는 사실 같은 물의 세 가지 모습이에요. 한 물질이 모습 셋을 다 보일 수 있어요.

앞에서 고체와 액체와 기체를 따로따로 만났는데, 오늘은 그 셋이 물이라는 한 물질에서 모두 일어난다는 걸 알아봐요. 손바닥 위 얼음 한 덩어리면 충분해요.

오늘의 한 문장#

얼음, 물, 김과 수증기는 모습이 셋이지만 모두 같은 물이에요.

온도가 달라지면 같은 물이 모습을 바꿔요. 손바닥 위 작은 얼음 한 조각부터 살펴봐요.

물이 차가워지면 — 얼음#

먼저 얼음이에요. 냉장고에서 꺼낸 얼음은 단단하고, 손으로 잡아도 흐르지 않고, 모양이 그대로예요. 아주 차가울 때 물이 단단하게 굳은 고체 모습이지요. 얼음은 사실 물이에요. 물은 충분히 차가워지면 대체로 모양이 정해진 고체로 굳어요.

작은 얼음을 손바닥에 올리면 어떻게 될까요? 손이 따뜻하니까 얼음이 차츰 작아지고, 손바닥에 작은 물이 고여요. 단단했던 얼음이 흐르는 물이 된 거예요.

이렇게 앞과 다른 모습이 되는 것을 달라지다라고 해요. 고체였던 얼음이 액체인 물로 달라졌지요. 그 물은 다른 데서 온 게 아니라 조금 전까지 얼음이던 바로 그 자리에서 왔어요. 시간이 지날수록 얼음은 점점 작아지고, 다 녹은 자리에는 물만 남아요.

물이 따뜻해지면 — 김과 수증기#

이번에는 따뜻한 쪽이에요. 끓는 물 말고 그냥 따뜻한 물을 컵에 담아도, 위로 작은 하얀 것이 올라가요. 여기서 두 가지를 또렷이 구분하는 게 중요해요. 흔히 같은 것으로 여기지만 사실 다르거든요.

위로 올라가는 그 하얀 것은 김이에요. 김은 눈에 보여요. 하얗게 보이는 이유는 아주 작은 물방울이 공기 중에 떠 있기 때문이에요. 그러니까 김은 기체가 아니라 작은 물방울, 곧 액체에 가까워요.

그럼 정말로 기체가 된 물은 무엇일까요? 그건 수증기예요. 수증기는 기체라서 눈에 보이지 않아요. 따뜻한 물에서 수증기가 조금씩 공기 속으로 빠져나가요. 보이지 않으니 느끼기 어렵지만, 물을 한참 놓아 두면 물이 차츰 줄어드는 것으로 그 흔적을 알 수 있어요.

정리하면 김은 눈에 보이는 작은 물방울이고 수증기는 눈에 보이지 않는 기체예요. 둘은 같지 않아요. 다만 둘 다 따뜻한 물에서 나온다는 점은 같아요.

따뜻한 (끓지 않은) 물 한 컵을 책상에 두면 위로 하얀 것이 올라가는데, 그게 바로 김이에요.

모습이 돌아오기도 해요#

물의 모습은 한쪽으로만 가지 않아요. 거꾸로 돌아오기도 해요.

손바닥에서 녹은 물을 작은 그릇에 담아 다시 차가운 냉장고에 두면 한참 뒤에 다시 단단해져요. 얼음으로 돌아온 거예요. 이렇게 처음 있던 모습으로 다시 오는 것을 돌아오다라고 해요. 물에서 얼음으로, 얼음에서 다시 물로, 두 모습 사이를 오갈 수 있지요.

수증기도 그래요. 추운 날 차가운 유리창에 입김을 "하~" 불면 유리에 작은 물방울이 맺혀요. 그 물방울은 우리 입 안에 있던 수증기예요. 보이지 않던 수증기가 차가운 유리에서 다시 물이 되어 돌아온 거지요.

같은 물이 차가워졌다 따뜻해졌다 하면서 모습이 달라지기도 하고 돌아오기도 해요. 모습은 셋이어도 물질은 하나예요.

관찰 포인트 추운 날 차가운 유리창에 입김을 불면 작은 물방울이 맺혀요. 입에서 나온 수증기가 차가운 유리에서 다시 물로 돌아온 거예요.

같은 물, 세 가지 모습 한 번에 보기#

온도에 따라 물이 어떤 모습이 되고 눈에 보이는지 정리하면 이렇게 한눈에 들어와요.

네 줄이지만 전부 같은 물이에요. 얼음은 차가운 모습, 물은 평소 모습, 김과 수증기는 따뜻한 모습이지요. 특히 김은 눈에 보이는 작은 물방울이고 수증기는 눈에 보이지 않는 기체라는 점을 기억해 두면 좋아요. 같은 물질, 다른 모습. 이게 오늘의 핵심이에요.