<과학교사가 알려주는 원소이야기 16.

 음메에~~~~ 염소가 아니에요>

 

  

 

 

여러분~ 과학교사 정은희입니다.

여름은 끝났지만 사진만 봐도 수영장에 맑은 물을 보니 휴양지로 떠나고 싶다는 생각이 드네요! 수영장에 가면 특유의 냄새가 있죠. 소독약 냄새요! 이 소독약에는 살균을 위한 염소 성분이 들어있어요. 하지만 수영장의 염소성분은 머리카락과 치아를 상하게 하는 주된 원인이기도 해요. 흠… 염소는 우리에게 어떻게 쓰이고 있을까요?

 

    

    

 

염소의 발견

염소, chlorine은 1774년 스웨덴의 셀레가 발견했지만, 염소가 원소임을 증명한 것은 1810년 영국의 데이비입니다. 염소는 녹황색 기체이기 때문에 녹황색을 뜻하는 그리스어 ‘chloros’에서 원소명이 유래했습니다.

염소는 지각 무게의 0.0126%를 차지하는 21번째로 풍부한 원소입니다. 바닷물보다는 소금호수나 지하 염수에 더 많이 있죠. 표준 온도와 압력에서는 녹황색 기체로 존재하는데, 이는 매우 유독하며 독특한 냄새를 가집니다.

또한 염소는 비활성기체를 제외한 거의 모든 원소들과 안정된 화합물을 만들 수 있습니다. 단일 결합이 비교적 약하고 두 개의 원자로 쉽게 분리되기 때문입니다. 원소 중에서 전자친화도가 가장 크기 때문에 주변 물질로부터 전자 1개를 쉽게 얻을 수 있고 음이온 상태로 화합물을 만드는 강력한 산화제입니다.

 

 

염소의 이용

 

염소는 원소 중에서 6번째로 많이 생산되는데, 생산된 염소의 약 80%는 화합물을 만드는 것에, 나머지 20%는 종이나 표백제, 소독제 등에 사용됩니다.

 

원자 발견 후 초기에는 표백제나 살균제로 사용되었습니다. 염소를 알칼리 용액에 녹인 것이 표백제나 살균제입니다. 염소가 녹는 과정에서 산소가 발생하는데, 이 산소가 표백 작용을 하거나 병원균의 세포 성분을 변화시켜 살균 작용을 하는 것입니다. 이 표백제의 발견으로 6개월이나 걸리는 섬유 표백 과정이 세탁 1번으로 간단해졌다고 하네요!

 

자연에는 2000개가 넘는 유기염소화합물이 있습니다. 대표적으로는 클로로폼(마취제, 테프론의 원료), 사염화탄소(소화제, 프레온 가스), 염화메틸(냉매) 등이 있습니다. 이외에도 여러 유기염소화합물들이 살충, 살균 효과가 있어 농약이나 살충제로 사용되었지만, 잔류 독성과 환경파괴 문제로 인해 현재는 DDT와 헬사클로로벤젠만 쓰이고 있죠. 

 

 

염소 화합물 중에서 대표적인 것은 염화수소(HCI)와 염산입니다. 염화수소는 염소기체와 수소기체를 반응시켜서 얻기도 하지만, 유기염소화합물과 유기플루오린화합물 합성의 부산물로 얻어지기도 합니다. 이 과정에서 얻어진 염화수소는 폴리염화비닐(PVC)이나 금속 염화물 합성에 사용됩니다. 폴리염화비닐은 수도관 파이프, 플라스틱 지우개, 전선의 피막 등의 주요 원료로 다양한 방면에서 널리 쓰이고 있습니다.

 

 

염화수소를 물에 녹인 염산은 부식성이 강하기 때문에 철의 녹 제거에 이용되거나, 알칼리 중화 및 식품 첨가물 등에 쓰입니다. 또한 염산은 위산의 주요성분이기도 합니다. 음식물이 소화되고 배출되기까지는 꽤 시간이 걸리기 때문에 세균을 죽이고 부패하지 않도록 도와주는 역할을 합니다.

 


염소와 암모니아가 결합한 염화암모늄은 질소비료, 불꽃놀이, 금속 표면처리, 건전지, 가죽처리 등 다양한 용도로 이용됩니다. 염소와 나트륨이 결합한 염화나트륨(소금)은 음식의 간을 맞추고 보존하는데 유용하지만, 과다 섭취하면 많은 질병의 원인이 됩니다.

 

 

이렇듯 염소는 생명에게 필수적 요소입니다. 식물에서는 광합성 과정에 작용하여, 결핍 시 잎이 누렇게 변합니다. 인체에서는 주로 음이온(Cl-)으로 존재합니다. 신경의 자극 전달에 영향을 주며 혈장과 위액을 구성하기 때문에 대사 작용에 반드시 필요한 존재라고 할 수 있습니다.

 

 

이처럼 염소는 생활과 공업 전반에 걸쳐서 도움을 많이 주는 원소입니다. 균으로부터 인류를 보호하여 윤택한 생활을 할 수 있게 해주고, 음식의 풍미를 높여주며, 각종 용품이 발명되어 삶이 편리해졌죠. 하지만 무분별하게 사용할 경우 위험할 수도 있습니다. 일상 생활에서도 염소를 잘못 다루면 인체에 해롭고 환경오염의 범인이 되기도 하고요. 다루는 사람의 목적에 따라 얼마든지 다른 결과를 가져다 주는 원소네요^^:

 

 

 

 

 

선생님의 한마디

소독제는 염소로 인해 효과는 탁월하지만 환경에 좋지 않은 영향을 끼친다고 했죠. 하지만 2015년, 친환경 살균소독수가 개발되었습니다. ㈜한국과학진흥원이 99.9%의 살균이 가능하면서 내성이나 잔류성이 없는 친환경 살균소독수, 메디호클(medi-hocle)을 개발했다고 합니다! 식염산을 전기분해해서 양극에서 염소를 생성시킨 뒤에 이를 물에 용해하는 방식으로 제조했다고 하는데요.

현재의 안일함에 머물러있지 않고 지구와 사회를 위해서 개발된 메디호클처럼 앞으로도 긍정적인 변화가 많이 일어났으면 좋겠어요 :D

 

 

 

 

 

 

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