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우리 주변의 물질은 고체와 액체, 그리고 기체 등의 상태로 존재해요. 하지만 물질이 이중 한 가지 상태만을 유지하는 건 아니랍니다. 단단한 철도 뜨거운 용광로에서 녹아 액체가 될 수 있고, 기체인 산소도 아주 추운 곳에선 액체나 고체로 변할 수 있지요.

세 종류의 물질 상태는 여러 가지 방법을 통해 바뀌어요. 가장 대표적인 방법은 온도에 따라 변하는 것이랍니다. 예를 들어 고체인 얼음은 0℃에서 녹아 액체인 물이 되고, 이 물은 100℃에서 끓어서 기체인 수증기가 되는 거지요.

얼음과 물, 그리고 수증기는 모두 ‘H2O’라는 한 종류의 분자로 이뤄져 있어요. 하지만 세 가지 상태의 특징은 각기 달라요. 고체인 얼음은 힘을 주어 만져도 그 모양과 부피가 쉽게 변하지 않지만, 액체인 물은 담는 용기에 따라서 부피는 같아도 모양이 자유롭게 변하죠. 더 나아가 기체는 모양과 부피 모두 자유자재로 바뀐답니다.

이런 특징은 각 상태마다 분자가 배치된 모양이 다르기 때문이에요. 얼음일 때 분자는 일정한 간격을 두고 있어서 잘 움직이지 않아요. 반면 물일 때 분자는 비교적 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 그 모양이 잘 변하지요. 수증기일 때 분자는 액체일 때보다 훨씬 멀리까지 움직일 수 있어요. 그래서 수증기의 모양과 부피는 담는 용기에 따라 크게 바뀐답니다.

 

액체로 호박보석과 액체괴물을 만들어 보자!
‘공룡시대 호박보석 만들기’와 ‘끈적이 액체괴물 만들기’는 모두 액체를 고체, 또는 고체와 비슷한 물질로 바꾸는 원리를 이용해요.

먼저 호박보석을 만들기 위해서 글리세린을 사용해요. 실제 호박보석은 꿀과 같은 상태인 나무의 송진이 딱딱하게 굳어져 생기는 보석이에요. 하지만 실험키트에서는 어린이들이 이 원리를 쉽게 알 수 있도록 송진 대신 글리세린을 사용하지요.

순수한 글리세린의 어는점은 18℃예요. 즉 18℃보다 온도가 낮을 때는 고체 상태이고, 18℃보다 높을 때는 액체 상태죠. 그래서 글리세린을 전자레인지에 10초만 데워도 액체가 되고, 이 액체를 냉동실에 1분만 넣어도 고체가 돼요. 액체 상태인 글리세린에 색소와 곤충 모형까지 쏙 넣고 굳히면 아름다운 호박보석을 만들 수 있답니다.

‘끈적이 액체괴물 만들기’에서는 두 가지 용액이 만나 단단해지는 과정을 볼 수 있어요. 이 실험키트에서 준비된 용액은 염화칼슘 용액과 약간 끈적끈적거리는 알긴산나트륨 용액이에요. 색소를 섞은 알긴산나트륨 용액을 염화칼슘 용액에 넣으면 덩어리가 생기면서 올챙이나 거머리 같은 모양을 만들 수 있지요. 이 덩어리의 정체는 두 용액 속에 있던 알긴산과 칼슘이 만나면서 생긴 ‘알긴산칼슘’이에요. 이 물질은 손으로 만지고 놀 수 있을 만큼 약간 물렁한 고체랍니다.