쫀득쫀득~ 말랑말랑~ 형형색색 다양한 모습의 젤리는 언제나 먹어도 맛있는 간식이지요. 주스처럼 액체도 아니고, 사탕처럼 고체도 아닌 젤리는 참 알쏭달쏭한 친구에요. 학교 과학시간에 우리는 물질의 분류를 물질의 상태에 따라 기체와 액체, 고체로 나눈다고 배웠어요. 그런데 젤리나 푸딩 같은 물질은 물보다는 딱딱하지만 고체처럼 딱딱하지 않고 흐물흐물 거려요. 이런 상태는 액체와 고체 중 어디에 속하는 걸까요?
사실 젤리는 액체도 고체도 아닌 겔(gel) 또는 콜로이드(Colloid) 상태의 물질이에요. 즉 고체나 액체 분류되는 것이 아니라 겔이라는 또 다른 상태의 물질로 분류되는 것이랍니다. 겔 상태는 젤리처럼 고체처럼 형태는 가지지만 고체와 같은 단단한 상태가 아닌 것을 말한답니다. 예를 들자면 어떤 물질들이 이런 겔 상태의 물질일까요? 바로 젤리나 치약, 두부, 묵, 푸딩과 같은 것들을 겔 상태의 물질이라고 한답니다.
겔 상태의 물질들은 어떻게 만들어지는 걸까요? 젤리를 직접 만들어 보면서 겔 상태에 대해 알아보기로 해요.
[교과과정]
초등 5-2 용해와 용액
중 1 물질의 세가지 상태
[학습주제]
액체와 고체의 성질 이해하기
겔 상태의 특징 알아보기
<실험 방법 및 원리>
<실험 동영상>
* 실험 참고사항 : 판젤라틴 대신 젤라틴가루를 사용해도 됩니다. 젤라틴은 대형마트나 제과제빵전문점에서 구할 수 있습니다.
겔 또는 콜로이드 상태의 물질들이 어떻게 만들어지는지 알기 위해서는 먼저 용액과 용매, 용질이 무엇인지 알고 있어야 해요. 용액이란 용매와 용질이 섞여 있는 것을 말하고 용매는 용질을 녹이는 물질을, 그리고 용질은 용매에 녹는 물질을 말한답니다. 말로는 어려우니 소금물을 예로 들어 설명해 볼게요. 소금물에서 소금물 자체는 용액, 물이 용매, 소금이 용질이 되는 것이지요.
겔, 콜로이드를 설명하는데 왜 용액과 용매, 용질을 설명하느냐고요? 콜로이드가 바로 이 용액에서 생성되기 때문입니다. 콜로이드란 빛을 산란할 수 있을 정도의 크기를 갖는 입자가 용질이 되는 것을 말하는데요, 용매에 녹여보면 완전히 녹는 것처럼만 보이지만 실제로는 그 입자가 그대로 있어요. 반투막 여과지에 걸러보면 입자들이 걸러지지요.
이런 콜로이드는 그 용매가 어떤 종류인지에 따라 졸(sol), 에이로졸(aerosol), 겔(gel) 등으로 나뉩니다. 졸의 대표적인 물질로는 먹물, 젤라틴 용액, 달걀의 흰자 등이 있고 에어로졸에는 연기나 안개가 있습니다. 겔의 대표적인 물질로는 젤리나 두부 등이 있고요.
젤리를 만들기 위해 들어간 재료는 젤라틴이예요. 젤라틴은 동물의 가죽 또는 뼈에서 얻는데, 이곳에서 추출한 액체 상태인 콜라겐을 말려서 만듭니다. 젤라틴은 열을 가하면 녹고 냉각되면 굳는 것이 특징인데 이때 굳은 상태로 변한 것이 바로 젤리입니다. 즉 젤리는 젤라틴이 굳어서 만들어진 물질이지요. 젤라틴을 물중탕하면 졸 상태의 액체로 존재하다가 냉장고에 넣어두면 온도가 낮아지면서 교차결합으로 인해 3차원 그물 구조를 형성해 탱글탱글한 젤리로 굳어지게 되는 거랍니다.
글 : 양길식 과학칼럼니스트
[ 출처 : KISTI의 과학향기 http://scent.ndsl.kr ]
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