물의 특징과 종류에 대하여 알아보자!

매년 3월 22일은 인구와 경제활동의 증가로 인해 수질 오염이 심해지고 전 세계적으로 먹는 물이 부족해지자 경각심을 일깨우기 위해 유엔(UN)이 정한 '세계 물의 날'입니다. 우리가 마시고 쓰고 있는 물의 특징과 종류에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

물이란?

• 물은 수소와 산소가 결합된 화학물질이고 화학식은 H₂O입니다.
• 표준 온도 압력에서 무취무미, 무색인 액체로 여러 가지 물질을 녹일 수 있는 용매에 속합니다.
• 물은 보통 액체 상태의 물을 말하며 고체 상태인 것은 얼음, 기체 상태인 것은 수증기라고 부릅니다.
• 수소 원자 2개 산소 원자 1개로 이루어져 있으며 액체 상태의 물은 이러한 수많은 물 분자들이 한데 모여 이루어진 것을 말합니다.
• 열량이 없고 유기 영양분을 제공하지는 않지만 생명을 유지하는데 없어서는 안 되는 필수적 요소입니다.                    (인체는 약 70%, 어류는 약 80%, 그 밖에 물속의 미생물은 약 95%가 물로 구성되어 있습니다.)

물은 지표면의 70% 정도를 덮고 있으며 지구상에 존재하는 전체 물의 97.5%는 바닷물입니다.
우리가 이용가능한 담수(민물)는 2.5%인데 그중에서 68.7%는 빙하와 만년설이고, 지하수와 토양의 수분 등을 제외하면 실질적으로 우리가 사용할 수 있는 물은 전체 담수의 0.3% 정도에 불과하며 이는 지구 전체 물의 양에 0.007%에 불과합니다.

모든 물이 식수로 사용 가능한 것은 아닙니다. WHO에서는 마셔도 건강에 문제를 일으키지 않는 위험 수준을 먹는 물 관리 기준으로 삼아 120여 개 항목의 수질 규격을 정하고 있습니다.

 

물의 특징

▶ 물의 끓는 온도는 100℃입니다.

액체 상태의 물은 많은 수소결합을 가지고 있어 기체가 되려면 열 에너지로 이 결합을 다 끊어내야 하기 때문에 수소결합이 없거나 적은 다른 액체들에 비해 끓는점이 높습니다.

이렇게 물은 온도가 변하는데 많은 에너지를 필요로 하기 때문에 온도 조절에 유용하게 사용됩니다.

더운 날 마당에 물을 뿌리면 물이 증발하면서 열을 빼앗아가 시원해지게 되고, 우리 몸의 체온이 올라가면 땀이 나와 증발하면서 열을 식혀주는 역할을 합니다.

  
▶ 물의 온도가 낮아지면 얼음이 되고 얼음은 물일 때보다 부피가 커지게 됩니다.

일반적으로는 액체의 온도가 낮아져 고체가 될 경우 분자 간 거리가 가까워져 부피가 작아지게 됩니다. 

하지만 물은 온도가 낮아지면서 액체일 때보다 더 단단한 수소결합을 형성하고 이때 일정하게 배열을 이루면서 빈 공간이 많이 생기게 되어 부피가 커지게 됩니다.

 

동일한 무게에서 부피가 커지게 되면 밀도가 낮아져 가벼워지게 되고 얼음은 물 위에 뜨게 됩니다. 그래서 겨울에도 물고기들이 얼지 않은 아래쪽의 물에서 살 수 있다고 합니다.

 

▶ 풀잎 위의 물방울이 동그랗게 맺혀 있는 것도 물의 특징입니다.

액체의 내부에서 표면을 잡아당기는 힘을 표면장력이라고 합니다.

물의 경우 수소결합이 작용해 다른 액체보다 더 강한 표면장력이 발생하게 되고 안쪽에서 잡아당기는 힘에 의해 표면적이 최소화되어 동그란 모양을 갖게 됩니다.

수소결합이 없는 기름의 경우 한 방울 떨어뜨렸을 때 물보다 훨씬 퍼진 모양을 갖게 된다고 합니다.

 

물의 종류

▶ 경도에 따른 (경도 : 물의 세기)

• 연수 : 물 1L에 녹아 있는 칼슘과 마그네슘이 120mg 미만이고 경도가 낮은 물을  '단물'이라고도 합니다.                        증류수, 빗물, 수돗물처럼 우리가 흔히 요리나 목욕을 위해 사용하는 물을 말합니다.
• 경수 :  물 1L에 녹아 있는 칼슘과 마그네슘이 120mg 이상이고 경도가 높은 물을 '센물'이라고도 합니다.                        각종 미네랄이 풍부하게 녹아있는 지하수나 우물물등으로 비누가 풀리지 않아 거품이 잘 발생하지 않는 특징이 있습니다. 이러한 경수는 끓여 먹지 않을 경우 배탈이나 설사의 위험이 있어 주의해야 한다고 합니다.

▶ 함유물질에 따른

• 광천수 : 땅속에서 나는 물을 말하며 특히 칼슘과 마그네슘, 칼륨이 함유돼 있어 '미네랄워터'라는 이름으로 알려져 있습니다. 광천수는 25℃ 이하의 냉천으로 천연광천을 이용한 것과 상수도 물에서 염소를 제거한 후 적당한 염류를 첨가해 만든 것이 있으며 식수, 탄산수 등으로 두루 사용되고 있습니다.                                                                                  시중에서 판매하는 먹는 샘물 대부분이 광천수로 만들어집니다.
• 육각수 : 물 분자가 모두 수소결합을 이룬 6 각형 고리 구조의 물을 말하며 정상적인 사람의 세포가 가장 좋아하는 물의 형태라고 합니다. 물을 아주 차갑게 만들거나 게르마늄 이온을 첨가하고 자기장을 걸어서 만들어집니다. 육각형 결정 구조인 얼음이 대표적인 육각수로 물의 온도가 4℃일 때 물 분자의 수소결합이 가장 활발하고 온도가 올라가면 육각 구조가 점점 파괴됩니다.
• 이온수 : 수돗물, 지하수 등에 전기적인 힘을 가해 얻어지는 물이고 전해수라고도 불립니다.                                           이온수는 산성과 알칼리성으로 구분되고 산성은 피부미용에 효과가 있고 알칼리 이온수는 미네랄이 많아 위의 활동을 도와주는 역할을 한다고 합니다. 특히 이온수는 다양한 산업 분야에서 화학물질 대용으로 사용되고 있습니다.
• 해양심층수 : 태양광이 도달하지 않는 수심 200m 이상의 깊은 바닷물을 말합니다. 오염물질이 없어 순수한 상태를 유지하고 있고 오랜 세월 동안 질소나 규소 같은 무기 영양염류를 많이 가지고 있기 때문에 식용, 식품, 화장품 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
• 탄산수 : 이산화 탄소가 용해되어 이온화된 물을 말합니다. 특정 조건에서 이산화탄소가 물에 용해되면서 만들어집니다. 물에 이산화탄소를 인공적으로 첨가하여 만들기도 합니다. 탄산이 함유된 광천수인 경우, 광천수에 탄산을 주입한 경우, 정제수에 탄산을 주입한 경우로 나눌 수 있습니다.
• 증류수 : 우리가 사용하는 수돗물을 가열했을 때 발생하는 수증기를 냉각시켜 정제한 물입니다.                                     특히 각종 유기물과 무기물 등이 없는 순수한 물이 필요한 경우가 많은 연구과정에 자주 쓰이는 물입니다. 한 번의 증류로는 순수한 물을 만들기 어려워 여러 번 증류 과정을 거치며 1차 증류수, 2차 증류수, 3차 증류수 등으로 구분해 사용되고 있습니다.

물 맛을 결정하는 방법?

• 물속에 녹은 미네랄 함량의 차이가 물 맛에 큰 영향을 끼친다고 합니다.
• 칼슘과 칼륨의 함량이 높을 경우 단맛을, 마그네슘 함량이 높을 경우에는 쓴맛이 납니다.
• 전체적으로 미네랄 함량이 높으면 진한 맛이 나고 낮으면 부드러운 맛이 난답니다.
• 너무 뜨겁거나 차가운 물은 혀에서 미각을 느끼는 세포가 제 기능을 하지 못해 물맛을 제대로 느낄 수 없다고 합니다. 일반적으로 생수는 12도에서 마시는 것이 물맛이 가장 좋다고 합니다.
• pH(산도) 역시 물의 맛을 좌우합니다.                                                                                                                            우리가 일반적으로 마시는 순수한 물은 pH6.7~7.3의 중성으로 아무 맛이 나지 않으며 pH가 5~6.7로 낮으면 신맛이 나고 pH7.3~7.8은 약알칼리 상태로 가벼운 단맛이 난다고 합니다. pH8~10의 물은 미끈하고 약간의 쓴맛이 난다는 특징이 있습니다.