Re:[SkyArtist 추가 강의] 재미있는 원소 이야기

[SkyArtist(서울)]

▷너 없이는 못살아 - 산소 (O)

지구에 가장 많은 원소가 산소이다. 지구에서 가장 흔한 물질인 물의 90%, 공기의 20%, 우리 인체의 50% 이상을 산소가 차지하고 있다. 만약 산소가 없다면 우리는 숨을 헐떡거리다가 죽고 말 것이다. 이렇게 귀중한 산소가 18세기에 들어와서야 하나의 독립된 원소로 발견되었다고 한다. 산소는 영국의 프리스틀리가 여러 광물의 화합물을 가열하면서 생기는 여러 기체를 연구하다가 우연히 발견하였다. 산소는 불을 맹렬히 타오르게 하는 능력을 가지고 있기 때문에 '불의 공기'라고 불렸다. 연소는 물질이 공기 중의 산소와 결합하는 것이기 때문이다. 후에 라브아지에는 이 '불의 공기'를 '산소'라고 이름지었는데 이는 이 원소가 다른 물질과 결합하여 산을 만들었기 때문이다. 산소는 우리가 숨쉬고 생활할 때뿐만 아니라 공업에서 철을 자르거나 용접을 할 때 등 많은 곳에 사용된다.


▷온갖 곳에 다 있어 - 탄소 (C)

탄소라는 이름은 석탄을 의미하는 라틴어 '카르보'에서 나왔다고 한다. 그러나 석탄은 탄소덩어리의 가장 단순한 모습에 불과하다. 단백질과 탄수화물이 모두 탄소를 포함하고 있으므로 우리 몸도 많은 양의 탄소를 가지고 있다. 뿐만 아니라 우리 주변의 책상, 의자, 음식, 콜라, 연필, 책... 너무 많아서 차라리 탄소가 들어가지 않는 물건을 찾는 것이 더 쉬울지도 모른다. 연필심을 만드는 흑연도, 대표적인 보석인 다이아몬드도 모두 탄소로 이뤄져 있기 때문에 흑연을 가지고 다이아몬드도 만들 수 있지 않을까? 답은 물론 No'이다. 다이아몬드는 '정복할 수 없는 것' 이란 뜻의 그리스어 '아마다스'에서 유래되었다고 한다. 탄소와 다른 물질을 함께 가열하여 섬유 모양으로 늘려 가공한 것을 '탄소 섬유'라고 한다. 이 복합 재료는 테니스 라켓, 낚시대, 골프채와 같은 스포츠 용품에서 방탄복, 비행기 날개, 우주 탐사에 필요한 여러 구조물까지 여러 용도로 사용된다.


▷비극의 원소 - 불소 (F)

플루오르를 일본에서 '불소'라고 부르기 시작하면서 우리도 불소라고 부르는 경우가 많지만 정식 명칭은 '플루오르'이다. 이는 흐른다는 뜻의 라틴어 '플루울'에서 유래했는데 중세 야금공들이 불소를 함유한 형석을 이용해 광석을 쉽게 녹도록 하였다는 데서 기인한다. 가공하지 않은 불소는 중독성이 높은 위험한 원소여서 여러 학자들의 희생을 치른 끝에 1886년 프랑스의 무악상이 처음 이 원소를 얻게 되는 행운을 가졌다. 불소는 지각에 0.027%가 포함되어 있으며 바닷물과 강물에도 존재한다. 게다가 동물의 털, 뼈, 이빨 등에 포함되어 있다. 동물과 사람에게 불소는 반드시 필요한 원소이며 만약 불소 섭취량이 적으면 이를 못 쓰게 되고 카리에스라는 병에 걸린다. 따라서 불소를 수돗물에 90만대 1의 비율로 섞는 '상수도 불소화'는 지난 1945년 미국에서 시작되어 충치 예방 차원에서 선진국에서 널리 시행되고 있다. 그러나 불소를 과잉 섭취하면 이빨이 검게 죽고 빠질 뿐만 아니라 손톱과 발톱이 빠지는 등 해로운 점도 많이 보고되어 '상수도 불소화'는 논란이 많다.


▷자연의 지배자 - 수소(H)

'불은 물을 낳는다'라는 말은 수소의 탄생을 보여준다. 과거에는 수소를 매우 잘 타는 물질로 인식하였고, 이 기체가 폭발하거나 다 탄 후에 나오는 물질이 물이었기 때문이었다. 그래서 수소의 화학 기호 H도 '물을 낳는다'는 의미의 라틴어 '히드로게늄'에서 나온 것이다. 여기에 가장 크게 공헌한 사람이 라브아지에다.

수소는 공기중에 있는 다른 원자와 결합하여 물, 수증기, 메탄등을 만들어낸다. 수소는 아주 적은 양만 존재하지만 우주의 지배자요, 자연물의 근원이라 할 수 있다. 우리 몸의 70%는 물이다. 이 물 분자 하나에는 산소원자 1개와 수소원자 2개가 들어 있고 에너지원이 되는 탄수화물, 단백질, 지방도 많은 수의 수소를 포함하고 있어 우리 몸을 구성하는 가장 많은 원자는 수소라 할 수 있다. 뿐만 아니라 20세기 천문학과 물리학이 밝혀낸 바에 따르면 우주의 기원을 돌아보더라도 빅뱅의 순간 0.00001초 이내에 만들어진 양성자(수소의 원자핵), 우주를 만드는 데 큰 역할을 한 수소는 모든 원소의 조상이자 원소계의 아담이다. 이처럼 수소는 생명에너지의 근원이자 우주선, 비행기, 자동차의 훌륭한 에너지원으로도 이용된다.


▷나쁜 공기 - 질소(N)

☞ 공기는 무엇으로 이루어져 있을까요?
예부터 이 문제는 많은 사람들의 궁금증을 자아냈는데 이 문제를 푸는 과정에서 질소가 발견되었다. 질소를 처음 발견한 영국의 다니엘 라자포드는 그의 논문에서 질소를 얻는 방법을 설명하면서 '불도 붙지 않으면서 동물도 살 수 없는 질식공기'로 표현했다.

그 후에도 공기의 80%를 차지하는 이 공기는 독공기, 나쁜 공기, 더렵혀진 공기로 불리다가 1787년 라브아지에가 아조르(질소)라고 이름을 붙였다. 이 이름은 그리스어에서 '반대'를 의미하는 '아'와 생명을 의미하는'조르'라는 두 단어를 조합한 것으로 생명이 없는 원소라는 뜻이다. 그 후 라틴어로 니트로게늄으로 명명되었으며 화학기호도 N으로 정해졌다.

☞ 그렇다면 질소는 정말 나쁜 공기일까요?
보통 공기에 포함된 질소는 인체에 아무런 해독도 주지 않지만 얼마간의 압력을 주면 나쁜 공기로 바뀐다. 예를 들어 해저 깊은 곳에 들어간 사람에게 보통 공기(질소가 80% 들어 있는)를 보내주면 질소가 모세혈관을 막아 버리고 마비시켜 목숨까지 위험하게 하는 잠수병을 일으키기도 한다.

그러나 생명체는 단백질로 구성되어 있는데 이 단백질은 질소 없이는 만들어질 수 없다. 또 과자 봉지 뒤에 쓰여 있는 질소충전이란 글을 본 적이 있는지? 충전된 질소는 음식물과 산소와의 접촉을 차단해 음식의 부패를 막고 일정한 압력을 주어 과자가 부스러지지 않게 하는 역할을 하기도 한다.


▷칼륨의 형제 - 나트륨(Na)

물과 아주 격렬하게 반응하는 나트륨은 칼륨과 매우 비슷하다. 나트륨을 처음 발견한 사람은 앞서 칼륨을 발견한 데비였다. 그는 가난한 직공의 아들로 태어나 교육도 변변히 받지 못했지만 혼자 힘으로 열심히 공부하여 20세의 어린 나이에 당시 영국 최고 학술기관의 연구소 교수가 된 열성적인 사람이다. 그는 칼륨을 발견할 때처럼 가성소다를 전기 분해하여 얻어낸 물질을 '나트륨'이라고 명명했다. 영어권에서는 소다를 어원으로 하여 소듐이라고도 한다.

나트륨은 800도가 넘는 높은 온도에서야 끓기 시작하므로 넓은 범위의 온도 구간에서 사용될 뿐 아니라 여러 금속들과 합금을 형성하지 않아 부식의 우려가 없기 때문에 원자로를 냉각하는데 쓰인다. 또 금이나 은을 제련하는데 쓰인다.


▷조명받는 금속 - 마그네슘(Mg)

옛날에 '에프손시' 지방에서 나오는 샘물을 증발시키면 흰 결정성 물질이 나왔는데 그것은 맛이 쓰고 먹으면 설사를 일으키는 성질을 가졌다. 이 물질은 에프손염이라 불렸는데 이 것은 마그네슘이 포함된 혼합물이었다. 마그네슘의 이러한 기능 때문에 오늘날 만성 변비환자들의 약제로 마그네슘이 사용되기도 한다.그 후 이 물질은 그리스 도시 마그네샤에서 나는 돌을 가열할 때 얻어지는 물질과 같다고 하여 '흰 마그네샤'라고 불리게 되었다. 순수 마그네슘을 처음 정제하고 그 성질을 연구한 사람은 데비이다.

☞ 마그네슘은 우리 주변에서 어떻게 쓰일까요?

영화 타이타닉을 보면 배가 난파된 후 위치를 알리고 구조를 요청하는 조명탄이 나온다. 이 조명탄이 바로 마그네슘으로 만든 것이다. 또 반딧불은 몸 안에 있는 마그네슘을 이용해 빛을 낸다.

[폭죽한샷(부산)]

산소 탄소 마그네슘은 책에서봤구 나트륨 수소 질소같은경우는 영상비디오 및과학전집에서 다 본거라서 보충설명으로 지식을쌓기엔좋다고생각되요 불소인경우엔 저도 저렇다는걸 언뜻들어본거같기도한데 오늘에야 제대로알았네요 ^^ 감사합니당~

[손창호(부산)]

와우 학교 ㅇㅔ서 다배운거. 이래두 생각이 잘안나영 ㅋ, SkyArtist(서울)님이 다시 간략하게 요약해주니 생각이 나네영!! 감사!!

[유지곤(대전)........카페지기]

마그네슘은 일반인이 지식없이 사용하기에 굉장히 위험하거든요 ^^ 우리 폭죽연구소 가족여러분들은 안전하고 즐겁게 합법적인 제품만 사용합시당 ^^

[숯불오징어(경기)]

색갈 낼대에는 구리(Gu)랑 스트론튬/리튬/나트륨/칼슘/칼륨 등을 쓰지 않을까요?불꽃반응 실험할대도 저런거 많이 쓰지 않나욤?