How polarity makes water behave strangely - Christina Kleinberg

극성은 어떻게 물이 독특하게 행동하도록 할까요 - 크리스티나 클레인벅(Christina Kleinberg)

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

번역: M.J. Cho 검토: K Bang

How come some insects are able to walk

어떤 곤충들은 어떻게

on the surface of a pond,

연못의 표면을 걸을 수 있을까요?

but you quickly sink to the bottom

여러분이 물 위를 걸으려고 하면

when you try to walk on water?

곧바로 가라앉는데 말이죠.

And why do lakes freeze from the top down in winter?

또, 겨울에 호수의 윗쪽이 먼저 어는 것은 왜일까요?

In a word, the answer to all these questions is polarity.

정답은, 한마디로 "극성" 이라 할 수 있습니다.

Water is a simple molecule

물은 단순한 분자구조를 가지고 있습니다.

made up of one oxygen atom and two hydrogen atoms,

1개의 산소 원자와 2개의 수소 원자로 간단하게 이루어졌지만,

but it is essential to life.

삶에 없어서는 안되는 물질입니다.

In fact, water makes up approximately 60%

사실, 물은 어른의 신체 무게 중 대략 60%를

of the adult human being's body weight.

차지하고 있습니다.

The polarity within those water molecules

이러한 물 분자의 극성은

gives this common substance the properties

물이라는 흔한 물질이

that make it unique and life-sustaining.

우리의 삶을 유지하게 할 수 있는 특성을 가지도록 만듭니다

Polarity refers to the unequal sharing

극성은 분자 내부에서의

of electrons within a molecule.

불평등한 전자 배분에 의해 나타납니다

For water, the bonding between the oxygen atom

물 분자 내에서, 1개의 산소원자와

and two hydrogen atoms within a single water molecule

2개의 수소원자가 형성하는 결합은

is like a tug-of-war between a big, strong football player

마치 크고 힘이 센 미식축구 선수와

and a cute little toddler.

조그맣고 귀여운 아기가 줄다리기를 하는 것과 같습니다

Oxygen is a larger atom,

산소는 크기가 큰 원자이며,

with more protons in its nucleus than hydrogen.

원자핵 내부에 수소보다 더 많은 수의 양성자를 가지고 있습니다

These positive charges are like a person's physical strength.

이러한 양성자는 사람이 가지는 물리적 힘의 세기에 비유할 수 있습니다

They're able to attract

양성자들은 결합을 통해서

the negatively charged electrons in the bond,

전자들을 끌어 당길 수 있습니다

just like a strong individual is able to overpower

마치 힘이 센 사람이 압도적으로

a weaker individual in a tug of war.

약한사람을 이기는 줄다리기처럼요

So, oxygen is able to attract

따라서, 산소는 수소와 공유할 수 있는 전자쌍보다

more than its fair share of electrons.

더 많은 양의 전자를 가질 수 있습니다

Because hydrogen is smaller and has less strength,

왜냐하면, 수소는 크기나 힘의 세기도 작고,

or fewer protons,

가지고 있는 양성자의 수가 훨씬 적기 때문에

it loses the tug of war

전자를 가져오는데 실패하고

and attracts fewer than its fair share of electrons.

산소와 공유할 수 있는 전자쌍보다 훨씬 적은 전자만을 가지기 때문입니다

So, the oxygen in water behaves as though it's negative,

그래서, 물분자 내에서 산소는 음전하처럼 행동하고

and the hydrogens behave as though they're positive.

수소는 양전하처럼 행동합니다

The bonds within a single water molecule

이러한 하나의 물 분자 내부에서의 결합을

are called polar covalent bonds.

극성 공유 결합이라 부릅니다

Covalent means that the electrons are shared.

공유 결합이란, 전자를 나눠갖는 것을 의미합니다

But, as we just learned,

그러나, 방금 배웠듯이

polar means that these electrons are not shared equally.

극성은 이런 전자들이 공평하지 않게 분배되는 것을 의미합니다

In water, the oxygen acts negative

물의 경우, 산소원자가 음전하를 띠고

and the hydrogens act positive.

수소원자가 양전하를 띠는 것처럼 행동합니다

Since negative and positive attract,

음전하와 양전하가 서로를 끌어당겨 공유 결합하면

that oxygen is attracted to the hydrogen atoms

산소원자는 가까이에 있는

in neighboring water molecules.

다른 물 분자의 수소원자를 끌어당깁니다

A special type of bond forms between water molecules,

물 분자들 사이에서 형성되는 또한가지 특별한 형태의 결합은

known as a hydrogen bond.

수소 결합으로 알려져있습니다

Hydrogen bonds don't just happen in water either.

수소 결합은 물과 물 사이에서만 발생하는 것이 아닙니다

They can form between a water molecule

수소 결합은 물 분자와 다른 물질의 사이에서도

and different substances that are polar or ionic.

극성 또는 이온성을 형성할 수 있습니다

Water's ability to stick to itself is called cohesion,

물이 단단하게 뭉치는 성질을 응집력이라고 합니다.

while water's ability to stick to other substances

반면, 물이 다른 물질과 단단하게 뭉치는 성질을

is called adhesion.

점착력이라고 합니다

Now, think back to the initial questions.

이제 처음에 했던 질문으로 돌아가서

First, why are some insects able to walk on water?

첫째, 어떤 곤충들은 어떻게 수면 위를 걸을까요?

Surface tension due to hydrogen bonding

수소 결합으로 인해 생긴 표면장력은

creates a thin film on the surface of water

물 표면위에 얇은 막을 형성합니다

that gives enough resistance

이 막은 엄청나게 가벼운 곤충들이

for super-light insects to walk on.

물의 표면 위를 걷도록 지탱해 줍니다

You can't walk on it

그러나 여러분은 물 위를 걸을 수 없지요

because the hydrogen bonds aren't strong enough

그 이유는 수소결합이 여러분의 무게를 받쳐줄 정도로

to hold you up.

강력하지는 않기 때문입니다

Why does ice float on top of liquid water?

왜 얼음은 액체로된 물 위에 뜨는걸까요?

For most other substances,

다른 대부분의 물질들은

the solid state is more dense than the liquid state,

고체 상태에서의 밀도가 액체 상태일 때보다 훨씬 크지만

but that is not the case for water!

물의 경우는 예외예요

Hydrogen bonds keep water molecules

수소 결합은 물이 얼 때, 액체 상태일 때보다

farther apart in frozen water than in liquid water.

물 분자들 사이의 거리가 더 멀어지도록 작용합니다

The farther apart the molecules are,

고체에서 분자들 사이의 거리가 멀다는 것은

the less dense that solid is.

밀도가 낮다는 것을 의미합니다

So ice is about 9% less dense than water,

그래서 얼음은 물보다 밀도가 9%나 낮고,

which means it floats on the top.

이러한 사실은 얼음이 물 위에 뜬다는 것을 의미하죠.

That's why lakes freeze from the top down

이것이 강물이 표면부터 어는 이유이고,

and aquatic life is able to survive

매년 찾아오는 겨울의 강추위에서도

through a cold winter every year.

수중생물들이 살아남을 수 있는 이유입니다.

It is the polarity of the water molecule

이러한 물 분자의 극성과

and the resulting hydrogen bonding

수소 결합의 결과로

that account for water's unique properties.

물만이 가지는 특별한 성질을 설명할 수 있습니다.

So, the reason that water is so special,

자~ 그래서,

from inside your cells

여러분 몸 안의 세포에서부터

to the world's oceans,

드넓은 바다에 이르기까지

is simply because it is a polar molecule.

물이 그토록 특별한 이유는 단순하게도 물 분자가 극성이기 때문이네요.