여러분은 삼투압 현상을 아시나요?

책, 영상 등에서 많이 들어 보셨을 법한 과학 용어입니다.

활용 범위가 매우 넓어 어려운 것처럼 들리지만 활용 범위가 매우 넓은 사칙연산처럼 쉽습니다.

삼투압은 흐름 변화가 이상하게 변하는 현상이라는 것을 알고 지금부터 삼투 현상을 자세히 알아보겠습니다.

자연현상

삼투압을 알아보기 전에 자연스러운 물의 흐름 변화를 알아야 합니다.

원래 농도가 다르면 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동합니다.

이것은 바람이 고기압에서 저기압으로 이동하는 것과 같습니다.

자연은 평형을 좋아합니다.

농도가 다른 것이 만나면 평형을 이루려고 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 것입니다.

삼투 현상은 이것과 반대입니다.

그렇다면 어떻게 삼투 현상은 자연 현상을 거스를까요?

반투과성막

삼투 현상이 자연 현상을 거스르는 결정적인 이유는 반투막입니다.

반투막이란 말 그대로 막입니다.

하지만 조금 특별합니다.

* 바로 물만 통과할 수 있는 마법의 막입니다.

반투막에는 조그만 구멍이 있습니다.

이 구멍의 크기는 매우 작아 물 분자만 통과할 수 있습니다.

아까 * 문장에서 한 말은 살짝 과장된 것입니다.

우선 물보다 작으면 반투막을 통과할 수 있습니다.

그리고 마법이 아닌 과학입니다.

이 막은 물에 많이 들어가서 농도를 쉽게 바꾸는 소금과 설탕의 크기보다 작습니다.

따라서 막을 통과하지 못합니다.

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삼투압

아까의 반투과성막이 있으면 물이 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동합니다.

아까 말했듯이 자연은 평형을 좋아합니다.

만일 농도가 다른 두 액체 사이에 반투막이 있으면 어떻게든 농도의 평형을 맞추려고 할 것입니다.

바로 물의 반대되는 이동으로 말이죠.

반투막은 물만 통과할 수 있습니다.

만일 농도가 다른 두 액체가 있고 사이에 반투막이 있으면 농도가 낮은 액체의 양은 줄어듭니다.

반대로 농도가 높은 액체의 양은 높아지죠.

왜 그럴까요?

만일 농도가 높은 곳에 물은 계속 주면 소금/물의 % 가 점점 줄어듭니다.

따라서 농도가 거의 1~2%인 농도가 낮은 물과 농도 평형이 맞추어지는 것입니다.

이것이 바로 삼투 현상입니다.

역삼투압

역삼투압은 삼투압의 역입니다.

물이 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 갑니다.

하지만 자연현상과 다른 점이 있습니다.

바로 농도의 평형이 맞추어지지 않는 것입니다.

농도가 다른 두 액체가 있고 중간에 반투막이 있다고 합시다.

 한라일보

삼투압 실험 중 유명한 u자 관 실험입니다.

만일 이때 농도가 높은 B에 압력을 가하면 반투막(셀로판 막)을 통과하지 못하는 물질은 남고 물만 이동하는 것입니다.

이것은 우리가 만들어 낸 인공적인 압력이 삼투압 즉 자연현상의 힘을 능가한 것입니다.

이것이 역삼투압입니다.

자연 중 삼투압 현상

지구상, 자연에는 여러 삼투압 현상이 일어납니다.

대표적인 세 가지를 알려 드리겠습니다.

1. 식물

식물의 세포는 대부분 반투막입니다.

따라서 물을 주면 식물이 다시 살아나는 것입니다.

식물에 물을 주면 식물의 세포 밖에는 농도가 낮고 세포는 농도가 높습니다.

식물의 세포가 반투막에 둘러싸여 있으니 농도가 낮은 물이 식물의 세포로 이동합니다.

따라서 세포가 부풀고 탱글탱글해져 식물이 다시 서는 것입니다.

세포가 부풀 때 터지지 않는 이유는 팽압이라는 반대되는 힘이 작용하기 때문입니다.

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2. 적혈구

우리의 피에 들어 있는 적혈구는 반투막에 싸여 있습니다.

만일 우리의 혈관에 물을 넣는다면 사람이 죽습니다.

그 이유는 삼투압의 현상 때문입니다.

아까 식물의 세포처럼 적혈구로 계속해서 물이 들어갈 것입니다.

아까 식물은 버텼지만, 우리의 적혈구는 팽압이 없어서 터집니다.

따라서 농도가 적혈구와 같은 액체를 넣어야 수분만 보충됩니다.

대표적인 것이 농도가 조금 있는 링거액입니다.

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3. 김장 배추 절이기.

김장하면 항상 배추를 소금물에 절입니다.

아까 말했듯이 식물의 세포에는 반투막이 있습니다.

김장을 할 때 배추가 딱딱하면 양념이 잘 묻지 않습니다.

따라서 숨을 죽이려고 배추의 세포 농도보다 높은 소금물을 넣는 것입니다.

그러면 삼투 현상 때문에 배추의 세포가 쭈글쭈글해지고 숨이 죽는 것입니다.

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이렇게 자연에서 삼투 현상이 나타나는 사례를 보았습니다.

삼투압은 알고 보면 정말 쉬운 현상입니다.

그리고 매우 여러 가지에 활용되고 발견됩니다.

역삼투압으로 정수기도 만들 정도로 열광하고 있는 삼투압, 알아 두면 좋겠죠?

이상입니다.