바닷물이 얼지 않는 이유

바닷물이 얼지 않는 이유

바닷물은 담수와는 다른 많은 특성을 나타내는 흥미로운 물질입니다. 그러한 특성 중 하나는 바닷물이 순수한 물보다 어는점이 낮다는 것입니다. 순수한 물은 섭씨 0도에서 어는 반면 바닷물은 섭씨 0도보다 낮은 온도, 일반적으로 섭씨 -2도 정도에서 어는 것입니다. 이 현상은 차가운 물에서 생존하는 해양 생물의 능력과 극지방의 해빙 형성을 포함하여 여러 면에서 중요합니다.

바닷물이 민물과 같은 온도에서 얼지 않는 이유를 이해하려면 두 물질의 특성을 살펴봐야 합니다. 순수한 물은 수소 결합에 의해 함께 결합된 H2O 분자로 구성됩니다. 순수한 물에서 이러한 결합은 온도가 섭씨 0도 아래로 떨어질 때 고체 격자에 분자를 결합할 만큼 충분히 강합니다. 그러나 바닷물에는 물 분자 외에도 다른 물질이 있습니다.

 

해수는 물과 다양한 용해 염 및 기타 물질의 용액입니다. 해수에 가장 많이 용해된 염은 나트륨 및 염화이온이며, 함께 식염 또는 염화나트륨을 구성합니다. 해수에 용해된 다른 염에는 마그네슘, 칼슘 및 칼륨 이온이 포함됩니다. 이러한 용해된 염 및 기타 물질은 어는점을 포함하여 바닷물의 특성에 상당한 영향을 미칩니다.

소금이 물에 녹으면 하전 입자인 이온으로 해리됩니다. 염화나트륨의 경우 이온은 양전하를 띤 나트륨 이온(Na+)과 음전하를 띤 염화이온(Cl-)입니다. 이러한 이온이 물에 용해되면 주변에 수화 껍질을 형성하는 물 분자로 둘러싸이게 됩니다. 이 수화 껍질은 물 분자가 서로 수소 결합을 형성하는 것을 더 어렵게 만들어 물을 얼게 합니다. 즉, 해수에 용해된 염분은 결빙이 발생하는 데 필요한 물 분자 사이의 수소 결합을 방해합니다.

 

용해된 염이 물의 어는점에 미치는 영향을 어는점 내림이라고 합니다. 물에 녹는 소금의 양이 많을수록 어는점이 낮아집니다. 이것이 바닷물이 담수보다 어는점이 낮은 이유입니다. 해수의 어는점 내림 효과는 잘 기록되어 있으며 수년 동안 과학자들에 의해 광범위하게 연구되었습니다.

해수의 어는점 내림 효과의 가장 흥미로운 측면 중 하나는 그것이 선형이 아니라는 것입니다. 즉, 바닷물에 소금을 더 많이 첨가한다고 해서 어는점이 반드시 비례하여 감소하는 것은 아닙니다. 대신, 염분 농도와 어는점 사이의 관계는 비선형입니다. 즉, 어는점 내림 효과는 염분 농도가 높을 때보다 염분 농도가 낮을 ​​때 더 두드러집니다.

 

해수의 어는점에 영향을 미치는 또 다른 요인은 압력입니다. 심해와 같이 물의 압력이 높을 때는 어는점이 더 낮아집니다. 이는 증가된 압력으로 인해 물 분자가 결빙이 발생하는 데 필요한 수소 결합을 형성하는 것이 더 어려워지기 때문입니다. 물의 어는점에 대한 압력의 영향을 압력 융해라고 하며 극지방의 해빙 형성에 중요한 요소입니다.

용해된 염분과 압력 용해로 인한 어는점 내림 효과에도 불구하고 해수는 특정 조건에서 여전히 어는 경우가 있습니다. 예를 들어, 극지방과 같이 극도로 추운 온도에서는 바닷물의 어는점 내림 효과가 어는 것을 방지하기에 충분하지 않습니다. 그러나 이러한 조건에서도 바닷물의 어는점은 담수보다 여전히 낮기 때문에 담수보다 낮은 온도에서 어는 것입니다.

우리가 알고 있는 것처럼 바닷물이 얼지 않는 것이 아니라 일반적인 물이 어는 온도보다 어는점이 낮을 뿐입니다.