아마도 일반적으로 산이라고 하면 자연이 만들어낸 멋진 장관이 펼쳐지는 산(山)을 생각하시는 분들이 많을 것이라 생각됩니다. 사전에서 찾아보면 다른 뜻을 가지고 있는 산이 있는데요, 그 중 하나가 바로 산과 염기 혹은 산성이라는 말을 사용할 때 쓰는 산(酸, acid)입니다.
(출처 - http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hydrogen-fluoride-solid-2D-dimensions.png / 위키피디아)
산(酸, acid) 중에 최근에 유명해진 ‘불산’은 산성물질 중에서도 약한 산으로 알려져 있습니다. 약한 산이라고 방심하지 말고 염산이나 다른 산에 비해 조심스럽게 다뤄야 하는데요~ 그 이유는, 끓는 점이 낮아서 쉽게 공기 중으로 퍼지고 이렇게 퍼진 ‘불산’은 쉽게 체내로 침투하여 인체를 공격하기 때문입니다.
그런데 이렇게 조심스러운 ‘불산’, 왜 사용해야 하는 걸까요?
산업에서는 각종 제품을 생산하고 나서 제품을 깨끗하게 닦아주는 과정이 있습니다. 이 과정에서 물을 사용할 수 없는 경우 다른 화학물질을 이용하여 제거를 하는데요~ ‘불산’은 이러한 과정에서 꼭 필요합니다.
이렇게 산성 물질은 위험한 물질인 것은 분명하지만 주의 깊게 사용하면 우리생활에 많은 도움을 주는 물질입니다. 그래서 오늘은 조금은 무섭지만 생활에 유용한 산에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
어떤 물질을 산이라 부를까요? 산에 대한 정의는 크게 두 가지로 분류합니다. 염산과 같은 산성물질은 물에 녹게 되면 수소이온과 염화이온으로 나뉘어지게 되는데요, 이렇듯 물에 녹아서 수소이온을 만드는 화학물질을 일반적으로 산이라고 합니다. 그래서 산성 물질의 화학식을 보게 되면 수소이온을 만들어 낼 수 있는 부분이 존재합니다.
또 다른 정의로는 전자쌍을 받을 수 있는 물질을 산이라고 부르고 있습니다. 이러한 산들은 상식적으로 생각하기에는 잘 이해가 가지 않지만 쉽게 생각하면 이해하기 편합니다. 수소이온에 경우 수산화이온과 만나서 물을 만드는 화학 반응이 일어나는데요, 이때 수소이온은 수산화이온으로부터 전자쌍을 받기 때문에 산이 되고, 수산화이온은 전자쌍을 주는 물질이라서 염기가 됩니다.
이렇게 산의 정의에 따라서 화학 물질을 산으로 판단한 뒤 어떠한 물질은 강한 산성물질로 어떠한 물질은 약한 산성으로 분리하게 됩니다. 이 때, 강한 산과 약한 산의 분리 기준은 산이 물에 녹아서 얼마나 많은 수소이온을 내놓는 가에 따라서 달라지게 됩니다. 염산에 경우 수소이온과 염화이온이 연결되어 있는데요, 이 둘 사이가 물속에서는 쉽게 갈라지게 되어서 많은 수소이온이 생성이 됩니다. 그래서 염산의 경우 강한 산성 물질로 분리되고 있습니다. 반면에 우리가 마시는 탄산음료에 들어가 있는 탄산의 경우(H2CO3), 물속에서 많은 수소 이온을 만들 수 없어서 약한 산성 물질로 분리되어 있습니다.
그러나 이렇게 분리하면 상당히 불명확한 경우가 많아서 강한 산과 약한 산을 구분 할 때 pH라고 하는 수치를 이용해 나타내기도 합니다. 이 단위는 수소이온을 많이 발생하는 물질일수록 낮은 pH를 갖도록 되어있습니다. 그래서 일반적으로 염산은 탄산보다 낮은 pH값을 가지고 있습니다.
이제 곧 있으면 다가오는 겨울! 겨울에는 뭐니뭐니해도~ 따뜻한 방안에 앉아 이불을 뒤집어 쓰고 TV를 보며 상콤한 귤을 까먹는 재미 아니겠어요~? 이렇게 귤을 먹으면 어떤 귤은 너무 신 맛이 강해서 먹고 나면 오만상을 찌푸리기도 합니다. 역시, 귤은 잘 골라먹는 센스가 필요합니다^^;;
그런데 이런 신맛을 어떻게 느낄 수 있을까요?
신 맛은 기본 맛인 단 맛, 신 맛, 짠 맛, 감칠 맛, 쓴 맛 중에 하나 입니다. 이러한 맛을 느끼는 곳은 혀의 미뢰 속에 꼭꼭 숨어있는 미세포인데요, 특히 신 맛을 느끼는 원리는 산과 관련이 있습니다. 일반적으로 산이라고 알려진 물질을 우리가 섭취하게 되면 입안에서 침과 섞이면서 수소이온이 발생하게 됩니다. 그러면 미세포에서는 이 수소이온의 발생을 감지할 수 있는 부분이 있어서 바로 뇌로 입안에 수소이온이 있다고 전달을 하게 됩니다. 이 결과 뇌에서는 입 안에서 신 맛이 나는 물질이 있다 라고 받아들여 우리는 신 맛을 느낄 수 있게 됩니다.
귤에 경우 구연산과 구연산 칼륨이라는 물질이 들어 있어서 우리가 신 맛을 느끼게 됩니다. 그런데 한 가지 재미있는 사실을 귤은 산성이라서 신 맛을 내고 있지만 산성 식품은 아니라는 점입니다. 산성 식품과 알칼리 식품을 구분 하는 방법은 식품을 때워서 남은 물질이 무엇인지 분석하여서 결정하게 되는데요, 귤에 경우 타고 남은 물질이 알칼리성 물질이라서 알칼리 식품으로 분리된다고 합니다. 참으로 아이러니 하네요~
그렇다면 생활 속에 숨어 있는 산성 물질은 무엇이 있을까요?
음식 중에는 산이 들어간 식품은 대부분 신 맛이 나는 경우 모두 해당 됩니다. 어머니들이 유부초밥을 만들 때 상큼한 신맛을 내기 위해 사용하시는 식초에 경우 산이 들어 있습니다. 아세트산(CH3COOH)이라고 하는 비교적 약산인 물질이 들어있어서 신 맛을 느낄 수 있습니다.
오렌지 주스나 포도 주스와 같은 경우에도 그 안에 산이 들어있어서 신 맛이 나는 식품인데요, 대표적으로 구연산과 같은 산이 들어 있습니다.
과일에 많이 들어있고 때로는 건강식품을 통해 많이 섭취하고 있는 비타민C! 노란색이 생각나는 비티민C 식품은 대부분 신 맛이 나는데요, 알고보면 비타민C 자체가 아스코르브산이라고 하는 산입니다. 그래서 비타민C가 많은 식품일수록 신 맛이 강하게 느껴집니다.
생활속의 산성 물질은 아니지만 이러한 산을 중화시키기 위한 제품들도 있습니다. 개미나 벌에 경우 침에 들어 있는 일명 개미산, 혹은 포름산(Formic acid, HCOOH)이 들어있어서 물렸을 때 크게 부풀러 오르게 됩니다. 그래서 벌레 물린 경우 바르는 약은 염기성 물질을 사용해서 침 속에 있는 산을 중화시킵니다. 특히 민간요법으로 된장을 바르면 된다고 하는데, 이보다 암모니아수가 있으면 물에 묽혀서 쏘인 곳에 발라주는 것이 더 효과적이라고 알려져 있습니다.
산업에서는 어떠한 산이 많이 쓰이고 있을까요?
한화케미칼에서 생산 중인 PVC에 경우 이러한 염산이 없으면 만들어 낼 수가 없습니다. 또 아플 때 먹는 약, 비타민 C에 경우 대량 생산을 위해서는 화학 반응을 이용해야 하는데요, 이때 염산이 유용하게 사용되고 있습니다. 또 다른 사용처는 우리가 많이 쓰는 지갑이나 가방에 들어가는 가죽에 경우 전처리 과정을 거쳐서 생산되고 있는데요, 천연가죽에서 필요 없는 성분들을 제거하기 위해서 염산을 사용하고 있습니다. 또 공장에서 발생되는 염기성 폐수를 처리하는 과정에도 염산이 이용되고 다 쓰고 버려지는 폐기기에서 금속을 얻어 내는 도시광산에서도 귀금속을 얻기 위해서 염산을 이용하여 금속을 녹여내고 있습니다.
이렇게 많은 곳에 쓰이는 염산은 우리나라에서 생산되고 있는데요, 특히 한화케미칼에서 생산되는 염산은 다양한 곳에 쓰이고 있습니다. 앞에서 말한 곳뿐만 아니라 염소나 하이포, 가성소다를 만드는 곳에서도 사용되고 있습니다. 이렇게 많은 곳에 사용되는 염산이 우리 한화케미칼에서 만들어지고 있다니 자부심을 가질 만 하지 않나요?
지금까지 시큼한 산에 대해서 알아보았는데요, 최근의 사고로 많은 분들이 산에 대해서 두려움을 가지고 있을 거라고 생각됩니다. 그렇지만 산은 위험하지만 주의해서 사용하면 정말 우리생활에 많은 도움을 준다는 점~~~ 기억해 주세요^^
-참고문헌-
General Chemistry, Thomson, Whitten, Davis, Peck, Stanley
Biochemistry 6th, E.Public, J.M.Berg, J.L.Tymoczko, L.Stryer