여러 가지 물질의 성질
질량을 가지고 공간을 차지하고 있는 것을 물질이라고 말한다. 물질은 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재한다. 고무, 금속, 플라스틱 등은 고유한 성질을 가지고 있다.
1. 물질이란?
물질은 질량을 가지고 공간을 차지하는 것을 말한다. 물질은 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재하나 이단원에서의 물질은 물체를 이루고 있는 재료의 의미로만 사용하며, 물질의 상태를 구체적으로 구분하지는 않는다.
2. 물질의 성질
물질은 겉보기 성질, 어는점, 녹는점, 끓는점, 밀도, 용해도 등의 고유한 성질이 있다. 겉보기 성질은 겉으로 보았을 때 쉽게 구분되는 성질로, 감각 기관이나 간단한 도구를 사용하여 쉽게 확인할 수 있는 물질의 성질(색깔, 냄새, 맛, 촉감, 굳기 등)을 말한다.
3. 여러 가지 물질의 성질
- 금속: 수은을 제외한 모든 금속은 상온에서 고체이며 불투명하다. 또한, 광택이 있어 잘 닦으면 빛을 반사한다. 금속은 열이나 전기가 잘 통하며 얇게 펴거나 가늘게 뽑을 수 있어 여러 가지 물체를 만드는 데 많이 사용된다. 캔, 철사, 못, 가위 등을 만들 수 있다.
- 나무: 고유한 향과 무늬가 있고 다른 재료에 비해 가볍고 단단하다. 또한, 전기나열에 대한 절연성이 높다. 반면에 불에 타기 쉽고 습기가 많은 환경에서 잘 썩으며 뒤틀림, 갈라짐 등의 변형이 일어난다. 책상, 의자, 서랍장, 조리 도구 등을 만들 수 있다.
- 플라스틱: 플라스틱에 일정한 온도를 가하면 물렁물렁해지므로 다양한 모양으로 쉽게 만들 수 있으며 녹슬거나 썩지 않는다. 또한, 가볍고 다양한 색깔로 물체를 만들 수 있기 때문에 여러 가지 물체를 만드는 데 이용한다. 뚜껑이 있는 그릇, 컵, 얼음 틀, 플라스틱 상자 등을 만들 수 있다.
- 고무: 탄성이 강하고 열이나 전기가 통하지 않는 성질이 있다. 또한, 잘 미끄러지지 않고 물에 젖지 않는다. 고무는 잘 늘어나면서도 질기고 진동 및 완충 작용에 뛰어나 고무줄, 타이어, 풍선, 고무장갑, 지우개 등의 생활용품을 만드는 데 많이 사용되고 있다.
4. 고무는 모두 물에 가라앉을까?
고무는 종류에 따라 물에 뜨는 것도 있고 물에 가라앉는 것도 있다. 예를 들어, 천연고무의 밀도는 물의 ㅁ리도인 1보다 작아 물에 뜨지만, 일부 합성 고무는 밀도가 1보다 커서 물에 가라앉기도 한다. 학생들 중에는 자신의 경험을 바탕으로 실험 결과와 다르게 생각하는 경우도 있으므로 물에 뜨는지는 '무게'가 아니라 '밀도'와 관련이 있다.
5. 금속은 나무, 플라스틱, 고무보다 차가운 성질이 있다?
여러 가지 막대의 촉감을 관찰할 경우 금속이 다른 물질보다 차갑다고 생각하는 경우가 있다. 그러나 금속 막대의 온도가 다른 막대의 온도보다 낮은 것은 아니다. 여러 가지 막대를 같은 장소에 일정 시간 놓아두면 막대 주변의 기온과 같은 온도가 된다.
금속 막대가 차갑게 느껴지는 까닭은 금속의 열전도율이 높기 때문이다. 물질마다 열전도율이 다른데, 열전도율은 물질의 성질 중 하나이다. 금속을 만졌을 때 손에 있던 열이 금속으로 빠르게 이동함으로써 차갑게 느껴지는 것이다. 물질의 성질은 물질마다 지니고 있는 고유한 색깔, 냄새, 맛, 긁히는 정도, 구부러지는 정도 등을 말한다. 따라서 많거나 적은 것, 크거나 작은 것, 뜨겁거나 찬 것처럼 경우나 상황에 따라 달라지는 특징은 물질의 성질이 될 수 없다.
6. 플라스틱의 개발
예전에는 당구공의 재료로 코끼리 상아를 사용했었다. 그런데 코끼리 상아는 가격이 너무 비싸 많은 양의 당구공을 만들 수가 없었다. 1869년 미국의 존 하이엇은 코끼리 상아를 대체할 물질을 찾으려고 노력한 끝에 최초의 플라스틱인 셀룰로이드를 만들었다. 그러나 셀룰로이드는 깨지기 쉽다는 단점으로 인해 정작 당구공의 재료로는 이용되지는 못하였고 틀니, 만년필 등을 만들 때 주로 이용되었다. 그 후, 레오 베이클랜드가 페놀과 포름알데히드를 반응시켜 베이클라이트를 합성하였다. 존 하이엇이 만든 셀룰로이드는 천연수지 플라스틱이었으나 베이클라이트는 천연 원료를 사용하지 않았기 때문에 합성수지라고 하게 되었다.