고체인 척하는 액체? '유리'의 정체를 밝혀라!
고체인 척하는 액체? '유리'의 정체를 밝혀라!
  • 송미경 기자
  • 승인 2020.06.29 10:52
  • 댓글 0
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-상식을 뛰어넘는 다양한 물질의 상태 
-물질을 이루는 아주 작은 알갱이, 분자! 
-액체 상태 ’유리는 지금도 흐르는 중! 
-‘고·액·기’로는 부족해! 다양한 물질의 상태 
*사진 출처=클립아트코리아
*사진 출처=클립아트코리아

상식을 뛰어넘는 다양한 물질의 상태 
여러분, 과학시간이나 뉴스, 책 속에서 고체, 액체, 기체라는 말 많이 들어봤죠? 그런데 우리가 당연히 고체라고 생각했던 물질이 만약 고체가 아니라면요? 또 고체인지, 액체인지 분명히 나누기 애매한 물질이 있다면 어떻게 해야 할까요? 오늘은 그 답을 알아보기 위해 함께 ‘물질의 상태’ 속으로 떠나보기로 해요! 아마 진실을 알고 나면 눈이 휘둥그레질 걸요? 

-이 기사는 <톡톡> 6월호 'STUDY UP!'에 4p분량으로 실린 내용입니다. 
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물질을 이루는 아주 작은 알갱이, 분자! 
유리의 진실을 알기 전에 먼저 꼭 짚고 넘어가야 할 것이 있어요. 바로 고체, 액체, 기체란 무엇인지, 그리고 무엇으로 이를 나누는지 알아야 합니다. 

어떤 물질이든 물질을 확대하고, 확대하고, 확대하다 보면 무수히 많은 아주 작은 알갱이로 이루어져 있다는 것을 볼 수 있습니다. 맨눈이나 일반적인 현미경으로는 볼 수 없을 정도로 아주 작죠. 이렇게 물질을 이루는 아주 작은 알갱이들을 ‘분자’라고 하는데요. 물질이 고체, 액체, 기체 상태로 분류되는 것도 이 분자의 배열과 아주 밀접한 관계가 있습니다. 

단단한 고체 

나무나 쇠, 종이처럼 딱딱하고 모양이 변하지 않는 물체를 ‘고체’라고 합니다. 고체는 물질을 이루고 있는 분자들의 사이가 아주 가깝고, 분자들이 서로 끌어당기는 힘이 매우 강합니다. 그래서 분자들이 자유롭게 돌아다닐 수 없어 항상 일정한 모양을 유지하지요. 이 같은 특징 때문에 고체는 우리 눈으로도 잘 볼 수 있고, 손으로 잡을 수도 있습니다. 

흐르는 액체 

액체는 분자들의 사이가 어느 정도 떨어져 있고, 서로 당기는 힘이 고체보다 약해요. 물이나 주스, 음료수가 바로 액체상태의 물질입니다. 액체는 분자끼리 당기는 힘이 약하기 때문에 흐르는 성질을 가지고 있습니다. 그래서 담는 그릇에 따라 모양이 바뀌는 모습도 볼 수 있지요. 



자유로운 기체 

기체는 분자 사이의 거리가 매우 멀고 서로 당기는 힘이 거의 없어요. 그래서 서로 흩어지려는 성질을 가지고 있는데요. 이런 특징 때문에 담는 용기가 바뀌어도 그 부피는 변하지 않는 액체와 달리, 기체는 담는 용기에 따라 모양이 달라지는 것은 물론 그 용기를 가득 채워버립니다. 부피가 달라지는 것이지요. 또 무게도 없으며, 눈에 보이지도, 손에 잡히지도 않는다는 성질을 가지고 있습니다. 

자, 그렇다면 여기서 오늘의 진짜 문제! 유리는 과연 액체일까요? 고체일까요? 아마 많은 친구들이 “손으로 잡을 수도 있고, 딱딱하고, 흐르지도 않으니까 당연히 고체죠!”라고 대답하겠지만 사실 유리는 ‘액체’입니다. 

액체 상태 ’유리는 지금도 흐르는 중! 

*열을 가하면 더욱 액체의 성질을 띠는 유리 [사진 출처=클립아트코리아] 

유리를 확대하고, 또 확대해 분자들의 상태를 살펴보면 그 구조가 고체보다는 액체에 가깝습니다. 다만 우리의 눈에는 딱딱하고 손에 잡히는 고체로 보이는 것은 유리가 끈적이는 점성이 다른 액체들보다 훨씬 더 높은 액체이기 때문이죠. 

실제로 유리는 가만히 놔둬도 액체처럼 흘러내려요! 물론 우리집 창문처럼 오늘날 사용되는 유리는 제조기술이 발달해 흘러내리지 않지만, 아주 오랜 옛날 만들어진 교회의 스테인드글라스는 수천년에 걸쳐 서서히 흘러내려 위쪽은 얇고 아래쪽은 두꺼워져 있다고 해요. 정말 신기하죠? 

‘고·액·기’로는 부족해! 다양한 물질의 상태 
사실 주변을 둘러보면 유리 말고도 고체인지, 액체인지 헷갈리는 물질들이 많아요. 치약, 마요네즈와 같은 물질이 대표적이지요. 눈에 보이고, 손에 잡히는데다 흘러내리지도 않지만 뭔가 고체라기에는물렁물렁하고 잘 뭉개지거든요. 그래서 이런 상태의 물질에게는 ‘겔(GEL)’ 이라는 새로운 이름이 붙었습니다. 

또 스마트폰 화면은 어떤가요? 분명히 딱딱하고 손에 잘 잡히니 고체라고 생각할 수 있겠지만 사실 고체라고만은 할 수 없어요. 액정에 전기가 통하면 액정의 분자 배열이 액체 상태의 배열에서 고체 상태의 배열로 변하거든요. 그래서 액체와 고체의 성질을 모두 다 가지고 있다고 볼 수 있죠. 
 

*자연의 플라즈마, 번개 [사진 출처=클립아트코리아] 

마지막으로는 바로 과학자들이 ‘물질의 네 번째 상태’라 정의한 ‘플라즈마’입니다. 여러분 번개가 치는 모습 본 적 있나요? 기체 상태의 물질에 아주 높은 온도로 열을 가하면 기체를 이루고 있던 분자들은 전기를 띠는 더욱 작은 알갱이로 나누어져요. 이 상태를 바로 ‘플라즈마’라고 하지요. 

우리가 자연현상에서 볼 수 있는 번개나 오로라도 바로 이 ‘플라즈마’ 상태라고 할 수 있습니다. 또한 우주에서는 거의 모든 물질이 플라즈마 상태로 존재한다고 하니 정말 신비롭지 않나요? 

■ <톡톡> 6월호 해당 페이지 안내 

*에듀진 기사 URL: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=33206 
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