초5 화학 — 체·필터·자석으로 나누기

앞선 시간에는 소금이 물에 녹아 보이지 않게 섞이는 모습을 보았어요. 그러면서 한 가지 궁금증이 남았어요. 섞여 있는 것에서 한 가지만 따로 빼낼 수 있을까요?

오늘은 그 답을 찾아봐요. 답은 부엌에서 흔히 보는 세 가지 도구, 체·필터·자석이에요. 큰 돌과 모래는 체로, 탁한 물은 필터로, 쇠가 섞인 모래는 자석으로 나눠요. 뒤쪽에서는 세 가지가 한꺼번에 섞였을 때 어떤 순서로 도구를 쓰는지도 다뤄요. 화학 시약은 쓰지 않고 부엌 도구로 이야기해요.

오늘의 한 문장: 섞여 있던 것을 따로 나누는 일을 분리라고 해요. 체·필터·자석은 그 일을 도와주는 도구이고, 혼합물의 모습에 따라 알맞은 도구가 달라져요.

1. 체 — 큰 것과 작은 것을 나누기#

체는 부엌에서 음식을 만들 때 흔히 쓰는 도구로, 작은 구멍이 많이 뚫린 둥근 모양이에요.

큰 돌과 모래가 섞여 있을 때 그 위에 체를 놓고 부으면, 작은 모래는 구멍으로 아래로 빠지고 큰 돌은 구멍보다 커서 체 위에 그대로 남아요. 이렇게 체로 큰 것만 골라 내는 일을 거르기라고 해요.

체는 크기 차이로 나누는 도구예요. 가루를 곱게 거를 때나 콩과 쌀을 나눌 때처럼 큰 것과 작은 것이 함께 있을 때 알맞아요.

2. 필터(거름종이) — 더 작은 것까지 거르기#

체는 구멍이 커서 아주 작은 것은 못 걸러요. 모래가 섞인 물을 체에 부으면 모래가 물과 함께 그대로 아래로 빠져나가지요.

이럴 때 쓰는 도구가 필터, 곧 거름종이예요. 체보다 훨씬 작은 구멍이 있는 종이나 천으로, 부엌의 커피 필터가 대표적이에요. 탁한 물을 종이 필터에 천천히 부으면 작은 모래 알갱이는 필터 위에 남고 물만 아래로 떨어져 다시 맑아져요.

다만 거름종이가 모든 작은 것을 다 걸러 내는 것은 아니에요. 거름종이의 구멍보다 큰 알갱이는 걸러지지만, 구멍보다 더 작은 것이나 물에 녹아 든 것은 그대로 통과해요. 그래서 초등 수준에서는 "흙처럼 눈에 보일 만한 알갱이는 거르고, 물에 녹은 것은 못 거른다"고 기억하면 돼요.

필터를 자세히 보면 아주 가는 줄들이 서로 엇갈려 만든 그물 같은 구조예요. 물은 구멍으로 빠지고 작은 알갱이는 그물에 걸려요. 커피 필터가 커피 가루를 막고, 거름종이가 흙 섞인 물을 맑히고, 마스크가 작은 먼지를 막는 것이 대체로 같은 원리예요.

컵에 흙 한 숟가락을 넣어 휘저은 탁한 물을 종이 필터에 천천히 부으면, 아래로 떨어지는 물은 맑아지고 필터 위에는 흙 알갱이가 남아요. 같은 물이라도 필터를 거치기 전후가 이렇게 달라져요.

3. 자석 — 쇠만 당기기#

체와 필터는 둘 다 크기로 나누는 도구예요. 그런데 쇠 조각과 모래처럼 크기가 비슷하면 체로도 필터로도 나눌 수 없어요.

이럴 때 쓰는 도구가 자석이에요. 자석은 쇠를 가까이에서 당겨요. 이렇게 가까이 오게 하는 일을 당기기라고 해요. 쇠와 모래가 섞인 그릇 옆으로 자석을 천천히 가져가면 쇠 조각은 자석에 붙고 모래는 그대로 남아, 쇠만 따로 얻을 수 있어요.

단, 자석이 모든 것을 당기지는 않아요. 쇠 같은 몇 가지만 당기고 나무나 플라스틱처럼 대부분은 당기지 않아요. 자석은 크기가 아니라 쇠냐 아니냐 하는 물질의 성질로 나누는 도구예요.

세 도구를 한자리에 모으면 나누는 기준이 분명해져요. 체와 필터는 크기로, 자석은 물질의 성질로 나눠요.

주의할 점이 하나 있어요. 자석은 큰 막대 자석을 떠올리면 돼요. 작은 동그란 네오디뮴 자석은 삼킬 위험이 커서 다루지 않아요.

4. 도구 고르기와 복합 분리#

세 도구를 모두 살펴봤으니, 이제 혼합물의 모습을 보고 알맞은 도구를 고르는 일이 핵심이에요.

마지막 줄을 보면, 소금물은 이 세 도구 중 어느 것으로도 나눌 수 없어요. 소금은 체와 필터를 그대로 통과할 만큼 작고, 쇠가 아니라 자석에도 붙지 않기 때문이에요.

소금물은 다른 방법이 필요해요. 이번 학년 후반 "바닷물에서 소금 얻기"에서 증발을 다루는데, 따뜻한 곳에서 물만 천천히 기체로 변해 사라지고 소금만 남는 방법이에요. 오늘은 "세 도구로 나눌 수 없는 혼합물도 있다"는 점까지만 짚어 둬요.

복합 분리 — 순서가 중요!#

쇠 + 모래 + 큰 돌 세 가지가 한 그릇에 섞여 있다면 어떻게 나눌까요? 한 도구만으로는 부족해요. 자석으로 쇠는 빼낼 수 있지만 모래와 큰 돌은 둘 다 안 붙고, 체로 큰 돌과 모래는 나눌 수 있지만 쇠는 크기에 따라 양쪽 어디로든 섞여 버려요. 그래서 두 도구를 함께 써야 해요.

게다가 순서도 중요해요. 먼저 자석으로 쇠만 빼내면 모래와 큰 돌만 남고, 그다음 체로 큰 돌(체 위)과 모래(체 아래)를 나누면 세 가지가 모두 따로 분리돼요.

순서를 잘못 잡으면 일이 늘어나요. 체부터 쓰면 작은 쇠 조각이 모래와 함께 체 아래로 빠져 결국 자석을 또 써야 하지만, 자석을 먼저 쓰면 한 번에 끝나요. 이렇게 좋은 순서를 미리 생각해 두면 요리·공작·문제 풀기처럼 과학 밖의 일도 한결 수월해져요.

5. 안전 — 식용 재료·큰 막대 자석만#

지난 시간들의 안전 약속은 그대로 이어져요. 화학 시약은 한 해 동안 쓰지 않아요. 여기에 오늘은 한 가지가 더해져요. 작은 동그란 네오디뮴 자석은 쓰지 않아요.

자석 안전은 특히 중요해요. 작은 동그란 네오디뮴 자석은 입이나 콧속에 넣을 수 있고, 두 개 이상을 삼키면 몸 안에서 서로 당겨 장기를 다치게 할 수 있어요. 그래서 활동에는 큰 막대 자석 한 개만 써요. 강한 자석은 컴퓨터·휴대전화·신용카드 가까이 두지 않는 것이 좋아요. 저장된 정보가 지워질 수 있어요.

흙이 묻은 필터는 활동 뒤 곧바로 버리고 손을 씻어요. 흙·모래는 깨끗한 놀이용을 쓰고, 모래·흙이 닿은 콩·쌀은 먹지 말고 버려요.