화학은 물질의 성질과 조성 및 구조,그리고 그 변화를 연구하는 학문이다.
금속을 다루고 여러가지 약품을 활용했던 고대와 중세의 연금술은 화학의 원형으로 꼽힌다.
이어 근대로 넘어오면서 물질의 구조와 원리는 점차 과학적으로 연구되기 시작했고 그 결과 화학은 중요한 과학 분야로 자리를 잡았다.
생활 속에 무궁무진하게 널린 화학의 원리,그 세계로 들어가 보자.
<포스트잇의 비밀>
학교나 사무실에서 메모용으로 널리 쓰이는 포스트잇은 원래 실패한 화학 연구의 결과였다.
미국 3M사의 화학자 스펜서 실버는 연구 끝에 한 종류의 접착제를 개발했지만 실패한 것으로 생각했다.
접착력이 너무 떨어지고 불안정했기 때문이었다.
그러나 같은 회사의 연구원이던 아트 프라이의 생각은 달랐다.
프라이는 이 물질을 보고 책갈피 용으로 적당하다는 것을 알아냈다.
간편하게 붙였다가 떼어낼 수 있었던 것이다.
포스트잇은 그렇게 해서 접착식 임시 메모지로 탄생하게 됐고 공전의 히트를 기록했다.
포스트잇 접착력의 비밀은 바로 접착제 입자에 있다.
보통의 접착 테이프에는 0.1∼0.2㎛의 아주 작은 접착 입자가 연속적으로 칠해져 있어 한번 물체에 달라붙으면 쉽게 떼어지지 않는다.
반면 포스트잇의 접착 입자는 25∼45㎛의 캡슐 형태로 불규칙적으로 층을 이루며 칠해져 있어 한 번 메모지를 붙인 후 쉽게 떼어내 다른 곳에 다시 붙도록 만들어 준다.
<야광 막대의 빛>
저녁에 이뤄지는 운동 경기나 축제에 가보면 흔히 볼 수 있는 게 야광 막대다.
응원 용품과 스포츠 용품뿐만 아니라 아주 다양한 용도로 널리 사용된다.
이 야광 막대의 원리는 반딧불의 원리와 비슷하다.
화학 에너지를 빛 에너지로 전환하는 반응이다.
야광막대를 구부리고 흔들면 플라스틱 관 안의 화학 물질들이 섞이면서 화학반응을 일으키게 된다.
이 때 생긴 에너지는 야광 막대 안에 들어 있는 염료 분자들로 전달되고 염료 분자들은 빛의 형태로 이 에너지를 발산하게 된다.
화학반응에서 나오는 에너지의 크기에 따라 빛의 색깔도 달라지게 된다.
물론 이 과정에서 열은 거의 발생하지 않는다.
야광 막대의 화학반응은 높은 온도에서 더욱 빨리 일어나게 된다.
따라서 낮은 온도에서는 약한 빛을 좀 더 오랫동안 지속시킬 수 있다.
< 물 마셔도 매운맛 못 없애는 이유 >
아주 매운 고추를 잘못 먹어 혀에 불이 난 것 같은 경험을 해 본 적이 있을 것이다.
이 때 차가운 물을 마시면 아주 잠시 통증을 잊을 수 있지만 금세 매운 느낌은 되살아나 좀처럼 없어지지 않는다.
그 이유는 매운 맛을 내는 물질의 특성 때문이다.
고추의 캡사이신,후추의 피페린,생강의 진저론 같은 매운 성분들은 물에 조금밖에 녹지 않는다.
그래서 물을 마셔도 이런 매운 성분들이 여전히 입 속에 남아 있게 되는 것이다.
하지만 이런 매운 양념들은 대개 알코올이나 기름에는 잘 녹는다.
따라서 알코올이나 지방을 함유한 음료를 마시면 생강이나 후추의 매운 맛을 보다 쉽게 없앨 수 있다.
<얼음덩어리 안은 왜 뿌연가>
물은 안을 들여다 볼 수 있을 만큼 투명하지만 물을 얼려놓은 얼음은 대개 뿌옇다.
그 원인은 물에 포함된 기체와 불순물이다.
우리가 먹는 물은 대개 순수하지 않다.
그 속에는 산소 같은 기체와 칼슘 같은 무기질이 녹아 있다.
물의 온도를 섭씨 0도 이하로 내리면 공기와 접촉한 바깥쪽 부분의 순수한 물 부터 얼기 시작하고,녹아 있는 다른 물질들은 얼지 않은 물 안쪽에 모이게 된다.
이런 과정이 되풀이되면서 얼음 안에는 불순물들이 몰리게 되고 이것들이 빛을 굴절시켜 불투명한 모습을 만드는 것이다.
장원락 한국경제신문 과학기술부 기자 wrjang@hankyung.com
< 스키장 '인공 눈 제조기' 어떤 원리인가 >
스키장에 가 보면 눈 제조기가 눈을 인공적으로 만들어 뿌리는 모습을 볼 수 있다.
이런 눈 제조기는 어떤 원리로 작동하는 것일까.
눈 제조기는 내부 탱크에 고압으로 압축된 공기와 수증기의 혼합물을 싣고 있다.
기계가 작동돼 공기와 수증기를 빠르게 방출시키면 탱크와 대기 사이의 압력 차로 인해 이들 기체가 일시에 팽창하게 된다.
기체가 팽창하는 과정에는 에너지가 필요하게 되는데 이 에너지는 기체 내부로부터 나온다.
결국 팽창을 위해 에너지를 소비한 기체의 온도는 떨어지게 되며 이런 냉각 효과로 인해 수증기가 얼어 고체상태인 눈으로 바뀌게 된다.
화상을 응급처치하는 데는 순간 얼음 팩이 주로 쓰인다.
팩을 구부러뜨리면 순간적으로 온도가 내려가 서늘해지는 게 바로 순간 얼음 팩이다.
순간 얼음팩은 각기 액체와 고체가 들어 있는 두 개의 칸으로 구성돼 있다.
팩을 구부려 액체 칸을 터뜨리면 두 칸이 합쳐지게 되고 그 결과 두 물질이 화학반응을 일으키게 된다.
이 화학반응은 주위로부터 열을 끌어들이는 흡열반응이어서 순간적으로 팩의 온도가 낮아지게 된다.
얼음팩에는 물에 녹을 때 열을 흡수하는 질산암모늄과 염화암모늄이 주로 이용된다.
금속을 다루고 여러가지 약품을 활용했던 고대와 중세의 연금술은 화학의 원형으로 꼽힌다.
이어 근대로 넘어오면서 물질의 구조와 원리는 점차 과학적으로 연구되기 시작했고 그 결과 화학은 중요한 과학 분야로 자리를 잡았다.
생활 속에 무궁무진하게 널린 화학의 원리,그 세계로 들어가 보자.
<포스트잇의 비밀>
학교나 사무실에서 메모용으로 널리 쓰이는 포스트잇은 원래 실패한 화학 연구의 결과였다.
미국 3M사의 화학자 스펜서 실버는 연구 끝에 한 종류의 접착제를 개발했지만 실패한 것으로 생각했다.
접착력이 너무 떨어지고 불안정했기 때문이었다.
그러나 같은 회사의 연구원이던 아트 프라이의 생각은 달랐다.
프라이는 이 물질을 보고 책갈피 용으로 적당하다는 것을 알아냈다.
간편하게 붙였다가 떼어낼 수 있었던 것이다.
포스트잇은 그렇게 해서 접착식 임시 메모지로 탄생하게 됐고 공전의 히트를 기록했다.
포스트잇 접착력의 비밀은 바로 접착제 입자에 있다.
보통의 접착 테이프에는 0.1∼0.2㎛의 아주 작은 접착 입자가 연속적으로 칠해져 있어 한번 물체에 달라붙으면 쉽게 떼어지지 않는다.
반면 포스트잇의 접착 입자는 25∼45㎛의 캡슐 형태로 불규칙적으로 층을 이루며 칠해져 있어 한 번 메모지를 붙인 후 쉽게 떼어내 다른 곳에 다시 붙도록 만들어 준다.
<야광 막대의 빛>
저녁에 이뤄지는 운동 경기나 축제에 가보면 흔히 볼 수 있는 게 야광 막대다.
응원 용품과 스포츠 용품뿐만 아니라 아주 다양한 용도로 널리 사용된다.
이 야광 막대의 원리는 반딧불의 원리와 비슷하다.
화학 에너지를 빛 에너지로 전환하는 반응이다.
야광막대를 구부리고 흔들면 플라스틱 관 안의 화학 물질들이 섞이면서 화학반응을 일으키게 된다.
이 때 생긴 에너지는 야광 막대 안에 들어 있는 염료 분자들로 전달되고 염료 분자들은 빛의 형태로 이 에너지를 발산하게 된다.
화학반응에서 나오는 에너지의 크기에 따라 빛의 색깔도 달라지게 된다.
물론 이 과정에서 열은 거의 발생하지 않는다.
야광 막대의 화학반응은 높은 온도에서 더욱 빨리 일어나게 된다.
따라서 낮은 온도에서는 약한 빛을 좀 더 오랫동안 지속시킬 수 있다.
< 물 마셔도 매운맛 못 없애는 이유 >
아주 매운 고추를 잘못 먹어 혀에 불이 난 것 같은 경험을 해 본 적이 있을 것이다.
이 때 차가운 물을 마시면 아주 잠시 통증을 잊을 수 있지만 금세 매운 느낌은 되살아나 좀처럼 없어지지 않는다.
그 이유는 매운 맛을 내는 물질의 특성 때문이다.
고추의 캡사이신,후추의 피페린,생강의 진저론 같은 매운 성분들은 물에 조금밖에 녹지 않는다.
그래서 물을 마셔도 이런 매운 성분들이 여전히 입 속에 남아 있게 되는 것이다.
하지만 이런 매운 양념들은 대개 알코올이나 기름에는 잘 녹는다.
따라서 알코올이나 지방을 함유한 음료를 마시면 생강이나 후추의 매운 맛을 보다 쉽게 없앨 수 있다.
<얼음덩어리 안은 왜 뿌연가>
물은 안을 들여다 볼 수 있을 만큼 투명하지만 물을 얼려놓은 얼음은 대개 뿌옇다.
그 원인은 물에 포함된 기체와 불순물이다.
우리가 먹는 물은 대개 순수하지 않다.
그 속에는 산소 같은 기체와 칼슘 같은 무기질이 녹아 있다.
물의 온도를 섭씨 0도 이하로 내리면 공기와 접촉한 바깥쪽 부분의 순수한 물 부터 얼기 시작하고,녹아 있는 다른 물질들은 얼지 않은 물 안쪽에 모이게 된다.
이런 과정이 되풀이되면서 얼음 안에는 불순물들이 몰리게 되고 이것들이 빛을 굴절시켜 불투명한 모습을 만드는 것이다.
장원락 한국경제신문 과학기술부 기자 wrjang@hankyung.com
< 스키장 '인공 눈 제조기' 어떤 원리인가 >
스키장에 가 보면 눈 제조기가 눈을 인공적으로 만들어 뿌리는 모습을 볼 수 있다.
이런 눈 제조기는 어떤 원리로 작동하는 것일까.
눈 제조기는 내부 탱크에 고압으로 압축된 공기와 수증기의 혼합물을 싣고 있다.
기계가 작동돼 공기와 수증기를 빠르게 방출시키면 탱크와 대기 사이의 압력 차로 인해 이들 기체가 일시에 팽창하게 된다.
기체가 팽창하는 과정에는 에너지가 필요하게 되는데 이 에너지는 기체 내부로부터 나온다.
결국 팽창을 위해 에너지를 소비한 기체의 온도는 떨어지게 되며 이런 냉각 효과로 인해 수증기가 얼어 고체상태인 눈으로 바뀌게 된다.
화상을 응급처치하는 데는 순간 얼음 팩이 주로 쓰인다.
팩을 구부러뜨리면 순간적으로 온도가 내려가 서늘해지는 게 바로 순간 얼음 팩이다.
순간 얼음팩은 각기 액체와 고체가 들어 있는 두 개의 칸으로 구성돼 있다.
팩을 구부려 액체 칸을 터뜨리면 두 칸이 합쳐지게 되고 그 결과 두 물질이 화학반응을 일으키게 된다.
이 화학반응은 주위로부터 열을 끌어들이는 흡열반응이어서 순간적으로 팩의 온도가 낮아지게 된다.
얼음팩에는 물에 녹을 때 열을 흡수하는 질산암모늄과 염화암모늄이 주로 이용된다.
