물 [Water]

상온(常溫)에서는 색도 맛도 냄새도 없는 액체. 분자식 H₂O, 끓는점 100℃, 녹는점 0℃, 보통은 액체의 것만을 말하지만, 넓은 의미로는 기체 상태인 수증기 고체 상태인 얼음을 포함한다. 물은 인간을 비롯해 모든 생물체가 살아가는 데에 꼭 필요한 물질이다. 그것은 물이 가진 고유의 성질 때문이다. 즉, 물은 물질을 녹이는 성질을 지니고 있다. 만일 물에, 물질을 녹이는 성질이 없다면 식물은 양분을 빨아들일 수 없고, 사람은 음식을 먹어도 양분을 조직 속에 운반할 수가 없다. 또 화학 반응도 물질이 물에 녹기 때문에 이루어지는 것이 많다. 이 성질은 물의 특질의 하나이다.

〔물과 자연계〕 지구는 바다 · 호수 · 하천 등에 의해 표면적의 약 4분의 3이 물로 덮여 있다. 지하수(地下水)나 지면에 스며드는 것까지 합하면 지구의 물의 양은 13억 360㎦나 된다. 만일 이것이 지구의 겉면을 둘러싼다고 하면, 땅은 모두 물에 잠기며, 그 깊이가 2.6km나 된다. 그리고 그 물의 양은 오랜 옛날부터 변하지 않고 있다. 자연계 전체로 보아 물의 양이 변하지 않는 것은 물이 끊임없이 순환하고 있기 때문이다. 책상 위에 놓아 둔 컵 속의 물은 움직이지 않는 것처럼 보이나, 실제로는 끊임없이 활동을 하고 있다. 물이 표면에서 수증기가 되어 공중으로 날아가거나, 공기 속의 수증기가 차가워져서 컵의 벽에 물방울을 만들기도 하는 등 활발한 변화를 일으키고 있다. 또 온도가 낮아짐에 따라 얼음이 되기도 한다. 즉, 물은 액체·고체·기체의 3가지 상태로 변화하는데 이것은 다른 물질에서는 볼 수 없는 현상이다. 지구에서 가장 물이 많이 모인 곳은 바다이다. 바닷물은 태양의 열에 의해 수증기로 변하고, 이것이 상승기류(上昇氣流)를 타고 하늘 높이 올라간다. 대기(大氣) 중에서 수증기가 차가워지면 작은 물방울이 되어 떨어진다. 비나 눈이 되어 땅으로 떨어진 물의 일부는 바다로 흐르고, 일부는 땅속으로 스며들어 지하수(地下水)가 된다. 또 일부는 다시 수증기가 되어 공기 속에 섞이게 된다. 지하수는 저절로 솟아 나오기도 하고, 또 사람들에 의해 우물로부터 퍼내어져 여러 가지 과정을 거쳐 결국 바다로 흘러들어간다. 거기에서 또 다시 펌프와 같은 태양열(太陽熱)의 작용으로 바다에서 하늘로, 하늘에서 땅으로, 그리고 또 다시 바다에 닿는 순환을 되풀이하고 있다. 그러므로 자연계 전체를 보면 물의 분량은 조금도 변하지 않게 된다.

〔물과 생물체〕 모든 생물은 물이 없이는 살 수 없으며, 어떠한 생물의 세포(細胞)에도 물은 들어 있다. 물은 세포막을 드나들며 양분이나 산소를 운반한다. 또 필요 없게 된 물질을 몸 밖으로 나르기도 한다. 이와 같은 생물체 안의 물도 사실은 자연계에 있는 물의 일부인 것이다. 식물은 뿌리털〔根毛〕에서 지하수를 빨아들이며, 이에 모세관 현상(毛細管現象)이 더해져서 줄기의 물관을 지나 잎으로 보내진다. 또 필요가 없게 된 물은 잎의 뒷면에 있는 숨구멍에서 수증기로 변하여 날아간다. 사람은 몸무게의 약 70%가 물로 되어 있다. 특히 혈액은 90% 이상이 물로 이루어져 있어서, 우리의 몸 안을 돌면서 물질 운반의 구실을 한다. 물의 일부는 숨을 내뿜을 때 수증기로서, 나머지는 땀이나 배설물(排泄物 : 똥·오줌 따위)로서 몸 밖으로 나가 역시 자연계로 돌아간다. 또 물은 인체에서 체온을 조절하는 중요한 구실도 한다. 따라서 사람이 정상적인 활동을 하기 위해서는 일정한 양의 물이 몸 안에 들어 있어야 한다. 몸 안의 물이 15% 이상 없어지면 목숨이 위태롭고, 또 한꺼번에 많은 양의 물을 마셔도 죽는 수가 있다. 그러므로 몸 안의 물의 양은 항상 균형이 잡혀야 되는데, 몸무게 70kg의 사람은 하루에 약 2.5kg의 물을 몸 밖으로 내보내므로 이와 비슷한 양의 물을 마셔야 된다.

〔물과 인류〕 4대문명의 예에서 볼 수 있듯이 인류의 문명은 물과 관련이 깊다. 즉, 사람은 물론 농사나 가축(家畜)을 기르는 데 필요한 물을 끊임없이 대기 위해 관개나 수리시설을 이루고 교통로로 이용하는 등, 물을 잘 이용함으로써 인간 문명이 시작되었다. 따라서 인간의 역사는 물을 이용하는 동시에 물의 피해를 막는「물과의 싸워온 역사」라고 할 수 있다. 고대 이집트인들은 일정한 시기에 나일강이 범람하는 시기를 알아내어 천문학을 발달시켰고, 또 수리사업(水利事業)을 위한 우수한 기하학 등의 수학과 물리학도 발달시켰다. 이처럼 물은 직접·간접으로 문명의 발달을 촉진시켰다. 관개나 교통로로서, 또한 산업을 추진시키는 없어서는 안 될 중요한 자원으로서의 물의 중요성은 옛날이나 지금이나 마찬가지이다.

〔물의 본질과 구조〕 고대 그리스에서는 물을 모든 물질의 원소(元素)라고 생각했다. 물이 생물이나 흙으로 변할 수도 있다고 생각했으며, 오랫동안 그렇게 믿어 왔다. 그러나 18세기에 와서 물은「수소와 산소의 화합물(化合物)」이라고 그 정체를 밝혀내었다. 또 19세기 초에는 물을 전기 분해할 수 있게 되었다. 즉, 묽은 황산(黃酸)이나 수산화나트륨 용액을 섞은 물을, 백금판을 전극(電極)으로 하여 전기 분해하면, 양극(+)에서는 산소, 음극(-)에서는 수소가 생겨나며, 그 체적의 비는 1 : 2라는 것이 증명되었다. 물은 구상에서 가장 흔한 물질이지만, 다른 물질에서 볼 수 없는 특이한 성질을 지니고 있는데, 그것은 물을 이루는 산소·수소의 원자가 공유결합이라고 하는 특이한 결합 형태를 이루고 있기 때문이다. 물은 수소와 산소의 화합물이다. 수소 원자는 원자핵의 바깥쪽 전자껍질에 1개의 전자를 가지고 있는데, 1개를 더 얻어 2개로 되려는 성질이 있다. 산소 원자는 제일 바깥쪽 전자껍질에 6개의 전자를 가지고 있는데, 2개를 더 얻어 8개로 되려는 성질이 있다. 따라서 수소 원자 2개와 산소 원자 1개는 부족한 전자를 서로 매우기 위하여 결합한다. 그 결합으로 불안정 했던 원자는 화학적으로 매우 안정성을 가진 물의 분자가 된다. 그러나 수소 원자는 산소 원자를 중심으로 하여 105˚의 각도로 붙어서 산소 원자 쪽으로 약간 기우는 경향이 있다. 따라서 수소 원자에는 양 (+)전기가 많고, 산소 원자에는 음(-)전기가 많게 된다. 즉, 물의 분자는 막대자석처럼 음(-)의 전기를 띤 상태를 이루고 있다.

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