얼음이 물에 뜨는 이유는 이 우주에서 가장 신비한 결합 형태 중 하나인 수소결합 때문이다.
수소결합은 대표적으로 우리 인체의 DNA의 결합 구조이며, 없어서는 안될 물의 결합구조이기도 하다.
2개의 수소(H2)와 1개의 산소(O)가 결합해 물 분자 1개(H2O)가 만들어지는데, 이 때는 수소와 산소가 전자를 함께 쓰는 공유결합을 해 하나의 물 분자를 만든다.
공유결합한 물분자 하나를 수소와 산소로 분리하려면 물을 전기분해하는 충격을 가해야 하지만, 물분자와 물분자를 분리하는 것은 물을 잔에 따르기만 하면 중력에 의해 물분자가 분리된다.
물분자 속 산소는 전기적으로 마이너스(-)를, 수소는 플러스(+) 전하를 띠면서 물은 중성이 되는데, 이 물분자끼리 가까이 있으면 서로 다른 극성인 산소와 수소가 서로 당기기도 하고 같은 극성끼리는 밀어내기도 한다. 그래서 물은 자연스럽게 붙기도 하고, 흘려가듯이 떨어지기도 한다.
이 시각 인기 뉴스
이런 수소와 산소의 수소결합에는 물 외에도 술의 원료인 알콜이 있다. 수소와 질소의 결합인 암모니아(NH3), 수소와 불소(플루오린)의 결합인 플루오린화수소(HF)도 수소결합 분자다.
이 같은 수소결합은 우리 생명의 기원에 깊이 관여하고 있다. 생명의 기본 요소인 DNA 나선구조 2가닥 사슬 중간을 연결해주는 염기의 결합이 수소결합이다. 단백질의 아미노산 사슬도 마찬가지다.
우리 몸의 각 부분은 탄소, 질소, 산소 등이 전자기력으로 결합해 있는 형태인데, 그 속의 세포들이나 단백질은 수소결합으로 묶여 있다.
뉴턴 하이라이트 '기적의 물질 물과 수소' 중에서/사진제공=(주)아이뉴턴
이중나선구조의 DNA의 수소결합은 완전히 닫혀있지도, 완전히 열려있지도 않다. 필요한 때 필요한 환경에서 열리거나 닫히면서 단백질을 형성하고, 인간의 유전정보를 복제한다. 이런 수소결합이 인간이 후손들에게 자신의 DNA를 물려주는 데 활용된다.