▶   승화

아이스크림 가게에서 아이스크림을 사서 집으로 가져 오려면 넣어주는 것이 있습니다. 드라이아이스라고 부르는 것이지요. 드라이아이스는 고체 이산화탄소입니다.

우리는 보통 이산화탄소는 기체라고 알고 있지요. 우리가 살아가는 1기압, 20°C 전후에서는 기체입니다. 그러나 온도를 아주 낮게 (섭씨-79도 이하) 해주면 이산화탄소 기체가 고체 드라이아이스가 됩니다.

물에 비해 뭔가 좀 다르지요? 기체가 액체로 되지 않고 직접 고체가 된다는 점입니다. 이렇게 고체가 기체로 바뀌는 것을 승화라고 합니다.

고체가 기체로 되기 위해서는 열이 필요합니다. 따라서 고체가 기체로 될 때에 주위로부터 열을 빼앗아갑니다. 기체 이산화탄소는 눈에 보이지 않습니다. 드라이아이스가 기체가 될 때 우리가 보는 연기는 기체 이산화탄소가 아니고, 공기 중의 수증기가 드라이아이스에게 열을 빼앗겨 액화되면서 만든 아주 작은 물방울들입니다.

기체는 닫힌 용기에 담아 두지 않으면 다 달아나 버리므로 사라지는 것처럼 보입니다. 하지만 기체가 달아나지 못하게 하고 모은 후 질량을 재면 승화되기 전의 고체의 질량과 같지요.

  드라이아이스로 풍선을 불어보자

드라이아이스가 정말 이산화탄소인지 어떻게 확인하느냐구요? 그것은 이산화탄소가 물에 녹아 있는 칼슘 양이온(Ca²⁺)과 반응하여 물에 녹지 않는 탄산칼슘(CaCO₃)을 만드는 성질을 이용하면 됩니다. 칼슘 양이온이 녹아 있는 석회수에 이산화탄소 기체를 통과시키면 탄산칼슘이 생기면서 뿌예집니다.

물이 끓을 때 뽀글뽀글 소리가 나는 것은 물 표면 아래에서 물이 기화하여 생긴 수증기의 기체 주머니(기포)가 물 표면 위로 올라오기 때문입니다. 마찬가지로 드라이아이스에 물을 부으면 이산화탄소 기체의 기포가 생기는 것을 볼 수 있습니다.

  이산화탄소 기체주머니를 물 안에서

이렇게 1기압 하에서는 이산화탄소를 냉각시키면 기체에서 곧바로 고체가 됩니다. 그 이유로 드라이(물기 없는; 액체 상이 없는 )아이스라고 부릅니다.

우리 주변에서 볼 수 있는 물질 중 승화하는 물질의 또 다른 예는 나프탈렌입니다. 나프탈렌의 승화에 대해서는 아래에서 관찰해 보세요.

  날아가는 나프탈렌을 잡아보자

물도 높은 압력 하에서는 고체에서 기체로, 기체에서 고체로 승화합니다. 이 사실을 이용하여 인스탄트 커피, 라면 등의 냉동건조식품을 만듭니다.

  동결 건조식품은 어떻게 만들어질까?