물의 특이성 1 - 작으면서도 끓는 점, 어는 점이 유별나게 높다

 물은 특이한 물질이다. 흔히 '물의 특이성, anomalies of water'으로 일컫는 물의 성질은 물을 신비롭고 귀중한 물질로 지구상에서 다루는 기반이 되고 있다.

 첫번째로 꼽히는 물의 특이성은 그 어는 점(녹는 점)과 끓는 점이 유별나게 높다는 것이다. 물분자는 수소원자 하나와 산소 원자 둘로 이루어져 있어 분자량이 18로 크기가 작고 저분자량의 물질에 속한다. 그런데 물은 비교대상이 되는 유사한 분자량 및 유사한 구조의 다른 물질에 비해 녹는 점과 끓는 점이 놀랍도록 높은 특징이 있다. 간단히 비교하자면, 대기 중 가장 구성비가 높은 물질(78%)인 질소는 분자량이 28로 물분자보다 분자량이 상당히 크지만 녹는 점은 -210도, 끓는 점은 -196도이니 물이 얼마나 다른지 쉽게 알 수 있다.

 사실 이러한 특징 덕분에 지구 환경이 오늘날의 모습으로 이루어져 있다고 할 수 있다. 지구 환경에 가장 큰 영향을 주는 것은 외부적으로 태양의 영향이겠지만, 지구 자체로 본다면 지구 표면에 있는 물의 거동이라 할 수 있다. 흔히 지구 환경을 기권, 암석권, 수권, 생물권 등으로 구분하여 이해하는데 모든 영역에 공통적으로 존재하는 물질이 물이며, 물의 순환에 따라 각각이 연결되어 있다고 할 수 있다. 기체, 액체, 고체의 3가지 상태로 모두 지구 환경에 존재하는 무기성 액체는 물이 유일하다고 할 수 있다. 영도 이하로 온도가 내려가면 물이 얼어붙어 고체로 변화여 지구환경은 큰 변화를 겪게된다. 마찬가지로 온도가 올라가서 물이 기체인 수증기로 변하면 역시 큰 환경변화가 초래된다. 모두 우리의 지구 환경에서 일어나는 일이다. 물은 끊임없이 지구 환경에서 기체, 액체, 고체 상태로 순환하면서 오늘날 인간의 삶의 터전인 지구 환경을 만들어 왔다고도 말할 수 있다.

 물의 끓는 점와 어는 점이 유별나게 높은 이유는 화학적으로 물분자가 갖고 있는 '수소결합'으로 설명할 수 있다. 한 물분자에 있는 산소와 다른 물분자에 있는 수소간에 상당히 강한 결합이 일어나서 물분자들이 실제로는 개개분자마다 독립적으로 움직이지 않고 분자들의 덩어리로 움직인다고 이해된다. 그렇기에 이러한 수소결합이 없거나 거의 없는 다른 유사 분자량의 물질, 유사 구조의 물질에 비해 훨씬 높은 끓는 점과 녹는 점을 갖고 있는 것이다.
(함께 읽을 자료: http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%88%98%EC%86%8C_%EA%B2%B0%ED%95%A9)

 물은 우리 몸의 70%를 차지하는 물질이니 이런 특이성은 우리 인간의 모든 생명활동, 모든 삶속에 깊숙이 뿌리 내리고 있다고 할 수 있다. 우리가 어찌 물을 벗어나서 살수 있으랴.