[출동~! 섭섭박사가 간다!] 반짝반짝 금모래 만들기

  • 확대
  • 축소

눈이다, 눈~! 하늘에서 눈이 내린다! 잉? 한여름에 어떻게 눈이 내리지? 자세히 보니 눈이 아니라 금색 모래였네! 모래가 어떻게 금색이냐고? 금모래는 물과 마법의 가루만 있으면 만들 수 있어. 그럼 섭섭박사와 함께 한여름을 반짝반짝 빛나게 할 금모래를 만들어 보자구. 우꺄꺄웅~!



설탕을 물에 넣으면 눈에서 금방 사라져. 바로 설탕이 물에 녹았기 때문이야. 이때 설탕은 물속에서 없어진 것이 아니라, 설탕 알갱이가 눈에 보이지 않을 정도로 작아져서 물속에 골고루 퍼진 상태지.
 
설탕을 빨리 녹이고 싶을 때는 세 가지 방법을 쓸 수 있어. 첫 번째는 설탕의 크기를 작게 만드는 거야. 같은 무게의 설탕이라면 알갱이가 작을수록 물에 닿는 표면적이 넓어지고, 훨씬 빨리 녹거든. 물을 따뜻하게 하는 방법도 있어. 설탕은 차가운 물보다 뜨거운 물에서 더 잘 녹아. 온도가 높아지면 물 알갱이들의 움직임이 활발해지면서 설탕 알갱이가 빨리 녹을 수 있도록 해 주지.

마지막 방법은 설탕물을 막대로 저어 주는 거야. 빠르게 저을수록 더 많은 설탕을 더 빨리 녹일 수 있으니, 설탕을 녹일 땐 있는 힘껏 저어 보자고!

그런데 세 가지 방법을 모두 써도 설탕이 더 이상 물에 녹지 않고 바닥에 가라앉을 때가 있어. 이건 설탕물이 ‘포화상태’가 됐기 때문이야. 포화상태란, 물속에 설탕이 더 이상 녹을 공간이 없어서 녹지 못하고 고체 상태로 남아 있는 걸 말해. 이럴땐 물을 더 넣어 주면 남은 설탕을 모두 녹일 수 있단다.


힘이 더 센 물이 설탕을 녹인다

설탕을 물에 넣으면 녹지만 기름에 넣으면 녹지 않는다. 또 나프탈렌은 물에는 녹지 않지만 아세톤에는 잘 녹는다. 이렇게 가루 물질은 녹을 수 있는 액체가 다르다. 그 이유는 물질을 이루는 입자가 서로 끌어당기는 힘의 크기가 다르기 때문이다.
 
설탕 입자끼리 서로 당기는 힘은 물입자가 끌어당기는 힘보다 작다. 그래서 설탕을 물에 녹이면 물 입자의 힘에 의해 설탕 입자끼리의 연결이 끊어지고 하나하나 분리된다. 설탕입자는 물속에 골고루 퍼지고, 이런 현상을 ‘녹았다’고 표현한다.

반대로 기름에 넣었을 때는 설탕 입자끼리 서로 당기는 힘이 기름 입자가 끌어당기는 힘보다 크다. 그래서 설탕 입자의 연결이 끊어지지 않고 고체 상태로 남아 있는다. 이처럼 가루 물질은 입자들끼리 당기는 힘이 액체가 끌어당기는 힘보다 작을 때만 녹을 수 있다.



 
제주도의 돌하르방을 본 적이 있지? 돌하르방에서 가장 특이한 점은 조각상 전체가 까맣고 곳곳에 구멍이 뚫려 있다는 거야. 그 이유는 돌하르방이 화성암의 일종인 현무암으로 만들어졌기 때문이란다.

화성암은 지구 내부에 녹아 있던 마그마가 식어서 굳어진 돌을 말해. 마그마가 식는 속도에 따라 결정의 크기가 달라지고, 이름도 각각 다르지. 그 중에서도 현무암은 마그마가 지표에서 재빨리 식어서 굳어진 돌이야. 용암이 밖으로 나오면서 안에있던 가스가 급하게 빠져나오는데다, 알갱이들은 서로 엉겨붙을 시간이 부족해. 그래서 입자가 매우 작고 곳곳에 구멍이 생기는 거란다.

반대로 땅 속에서 마그마가 아주 천천히 식은 돌은 심성암이라고 불러. 마그마의 아주 작은 알갱이들이 오랜 시간 동안 엉겨붙어 크기가 큰 결정이 되고, 가스가 빠져나간 자리는 메워지지. 심성암의 일종인 화강암 속에 얼룩덜룩 진한 알갱이가 보이는 이유가 바로 이 때문이란다.
 
마찬가지로 맑은 용액을 담은 시험관을 얼음물에서 식히면 미지근한 물에서 식힐 때보다 금모래 입자가 작게 만들어지는 걸 확인할 수 있어. 작은 금모래 입자는 바닥에 천천히 가라앉기 때문에 시험관은 금빛을 내는 스노우 볼이 되지. 친구들도 이번 실험에서 배운 방법으로 여름 방학 동안 나만의 멋진 금모래 스노우 볼을 만들어보렴. 우꺄꺄웅~!

글 : [글·사진] 이윤선 기자 petiteyoon@donga.com
기타 : [참여독자] 금채원 3학년
기타 : [참여독자] 금예원 5학년
어린이과학동아 2015년 15호


위로