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Mar 02. 2021
물잔 덕분에 과학합니다
랩 걸_마이크로세계의 매력에는 출구가 없다
세상에 존재하는 다양한 물질을 분석하는 일을 하다 보면 아주 흥미로운 사실을 발견할 수가 있다. 그것은 겉보기에 전혀 달라 보이는 두 가지 물질이 원자 단위로 쪼개었을 때 그 구성 원소들이 완전히 똑같을 수도 있다는 것이다. 이 놀라운 사실은 나를 이 길로 이끌어 준 시작이자 오늘도 여전히 가슴을 뛰게 하는 강렬한 매력이다.
처음에 원자니 소재니 하는 것들에 대해서 관심을 갖게 된 것은 전부 물잔 때문이다. 맞다. 물도 마시고 맥주도 마시는 그 유리컵 말이다. 잘못해서 톡 떨어뜨리기만 해도 바사삭 깨져버리는 그 유리컵은, 구하기도 흔하고 가격도 저렴해서 모두가 부담 없이 사용하고 있을 것이다.
반면 그와는 약간 다른 크리스털 잔이라는 것이 있다. 마치 다이아몬드를 세공하듯 여러 각도로 깎아 멋을 낸 이 잔들은 보통 와인이나 위스키를 마실 때처럼 특별한 경우에 사용하곤 한다. 그 품새가 뭔가 귀족적인 느낌일 뿐 아니라 톡 떨어뜨려도 잘 깨지지 않을 만큼 단단하기도 하다. 그래서 일반 물잔과는 다른 특별대우를 받으며 쉬운 말로 비싼 값을 한다고 말한다.
그런데 재미있는 사실은 그 두 가지 잔을 구성하는 구성 요소가 완전히 똑같다는 것이다. 유리의 물질은 산화규소다. 실리콘이라고 부르기도 하는 규소(Si)와 산소(O)의 조합으로 이루어져 있다. 똑같은 원소들로 이루어진, 그러니까 태생이 같은 이 두 가지 잔들은 과연 어떤 이유로 차이나는 클래스가 생기는 것일까?
그것은 바로 이 산화규소 (SiO2) 원소들이 어떤 형태의 결합구조로 되어 있느냐에 따라 유리의 성질이 달라지기 때문이다. 크리스털 잔은 이 두 원소가 아주 아름다운 결정형을 이루며 완벽한 규칙에 따라서 결합되어 있다 (Crystalline). 반면 일반 유리잔은 일정한 규칙성이 없이 서로 마구 얽혀있다 (Amorphous). 이런 차이가 생기는 이유는 물질이 형성되는 결합, 분해 등의 과정에서 온도, 압력, 시간 등의 환경의 영향을 받기 때문이다.
https://www.learner.org/series/chemistry-challenges-and-solutions/다시 말해, 평범한 유리잔과 달리 빛나고 아름다운 크리스털 잔이라고 해서 태생부터 특별한 어떤 것을 갖고 있었던 것이 아니라는 말이다. 이와 비슷한 예로 역시 잘 알려진 탄소(C)가 있다. 바로 이 탄소가 어떤 형태로 결합되어 있느냐에 따라 다이아몬드가 되기도 하고 연필심이 되기도 한다. 반짝반짝 빛나는 다이아몬드와 시커먼 흑연이 똑같은 원소로 이루어져 있다는 말은 처음에는 믿기 어려울 수도 있다. 하지만 과학이 증명하는 분명한 사실이다.
https://courses.lumenlearning.com/chemistryformajors/chapter/spontaneity/