물의 과학

물이 얼음이 되면서 밀도가 감소하는 현상, 젖은 모래와 마른 모래의 차이, 물이 따뜻할 때 더 빨리 얼음이 되는 현상, 99.9%가 물인 젤라틴에서 물이 빠져나오지 못하는 현상, 모세관 현상, 삼투압 현상 등 물의 특이한 현상들을 물의 배타구역이라는 특성으로 설명하고 있다. 나는 특히 발트해와 북해가 만나는 지점에서 바닷물이 서로 섞이지 않는 현상을 도저히 이해할 수 없었는데 이 현상도 저자는 배타구역으로 설명하고 있다.

 

베타구역은 물 분자의 전자기적인 특성 때문에 발생한다. 베타구역은 물 분자가 얼음의 육각형 구조와 같이 조직화 되어 있고 음전하를 띈다. 이런 구조는 층을 이루어 눈에 보일 정도로 형성되기도 하며 구조가 치밀하기 때문에 순수한 물로 구성되는 경우가 많다. 저자는 이 때문에 이 물을 다른 물질을 거부한다는 뜻에서 배타구역이라고 이름지었다. 물방울의 표면이나 물의 표면도 배타구역이 형성되어 있기 때문에 강력한 계면 장력과 음전하를 띄게 된다. 이 때문에 물 표면과 물방울이 쉽게 결합하지 못하고 물 표면을 굴러다니는 현상이 발생할 수 있는 것이다.

 

배타구역 물의 구조와 얼음의 구조는 기본적으로 같다. 그리고 이러한 구조는 음전하를 띈다.

배타구역이 층을 이루는 모습

얼음과 배타구역의 차이, 이를 통해 얼음의 밀도가 작아지는 현상을 이해할 수 있다.