드라이아이스는 왜 녹지 않는건가요?

Question

드라이아이스는 야외에서 기화가 되고 녹지 않더라구요 왜그런건가여? 드라이아이스는 항상 액체로 되지는 않는건가요? 녹는점이 없는건가요?

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

승화하는 이유는 증기압(~휘발성) 때문입니다. 증기압은 고체가 기체가 되려고하는 정도라고 생각하시면 됩니다.

물질에 따라 승화의 조건이 있으며, 이 조건을 충족할 경우 승화가 잘 일어납니다.(삼중 그래프를 확인하시면 더 잘 이해갑니다.)

드라이아이스는 이산화탄소가 고체상태로 존재하는것입니다. 마치 물이 얼어있는 상태와 같습니다. 드라이아이스는 이산화탄소가 고체가 되는점인 영하 78도 이하의 온도로 존재합니다.

또한 대기는 1기압이며 이 때 위 그래프에서 볼 수 있듯이, 고체에서 기체로 상태변화를 합니다. (물의 경우도 3중 그래프가 있으며 특정 조건에서 고체-기체 승화가 일어납니다.)

고체상태는 분자들이 규칙적인 배열을 가지고 결합력을 가진 상태로 존재합니다. 액체는 분자들의 규칙적인 배열이 깨지고 기체보다는 덜하지만 자유롭게 움직입니다. 기체의 경우는 분자들이 아주 자유롭게 움직입니다. 거의 분자 하나의 단위로 각자 움직입니다.

만약 고체상태에서 분자하나가 떨어져 나가면 이 분자는 기체가 되는 것입니다. 그리고 물질마다 고체 상태에서 분자들이 떨어져 기체가 되는 조건이 존재하며 이러한 조건이 강해지면 증기압이 강해진다 생각하시면 됩니다. 물의 경우도 증기압이 존재하며, 얼음에서 수증기가 되기도 합니다. 온도가 낮고 압력이 1기압보다 훨씬 낮게 되면 얼음에서 수증기로 변하죠. 추운 겨울에 온도가 낮아 눈에서 수증기가 되는 승화현상도 목격할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

드라이아이스는 이산화탄소 의 고체 상태입니다. 일반적인 얼음과는 달리 드라이아이스는 녹는 과정이 없이 고체 상태에서 기체로 직접 변화합니다. 이를 "서브리메이션이라고 합니다.

드라이아이스는 -78.5°C 의 극저온에서 형성되는데, 이 온도에서는 이산화탄소가 고체 상태로 존재합니다. 따라서 드라이아이스는 상온에서도 녹지 않고 기체로 기화합니다. 이산화탄소 기체로 기화되면서 주변 공기에 냉기를 방출하는 특성이 있어, 주로 냉각 장치나 위생 관련 용도로 사용됩니다.

드라이아이스는 녹지 않고 기체로 기화하기 때문에 항상 액체로 변하지 않습니다. 그러나 드라이아이스를 오랫동안 보관하거나 상온에서 노출시키면 서브리메이션으로 인해 점차적으로 감소하고 사라질 수 있습니다.

Answer 3

드라이아이스는 일반적인 얼음과는 다른 물질로서, 녹는 점이 없는 것은 맞습니다. 드라이아이스는 이산화탄소 (CO2) 가스를 고압으로 압축하고, 압력을 줄여서 기체에서 고체로 변화시키는 프로세스를 거쳐 제조됩니다. 이 과정에서 드라이아이스는 기체 상태로 변하더라도 냉각이 되어서 고체로 남습니다. 이때 기체 상태인 드라이아이스가 액체로 중간에 존재하지 않고 바로 고체로 변하므로 녹는 점이 없는 것입니다.

드라이아이스의 녹지 않는 특성은 기체로서 빠르게 기화하면서 고체로 변하는 것에 기인합니다. 야외에서 드라이아이스를 사용하면 주변 환경 온도가 상대적으로 높기 때문에 빠르게 기화하면서 기체 상태를 유지하게 됩니다. 이 과정에서 화학적 반응을 거치지 않고 직접 기체로 변하면서 녹는 현상이 발생하지 않는 것입니다.

또한, 드라이아이스는 냉동 보관 및 운송용으로 널리 사용되는데, 이것은 드라이아이스가 -78.5°C (−109.3°F)의 매우 낮은 온도로 냉각되기 때문입니다. 이 매우 낮은 온도로 인해 일반적인 환경에서는 빠르게 기화하면서 고체 상태를 유지하게 되는 것입니다. 이러한 특성은 드라이아이스가 냉동보관과 운송에 매우 효과적으로 사용되는 이유 중 하나입니다.