<과학교사가 알려주는 원소이야기 15.> 둥근 혁명을 일으키다, 황
<과학교사가 알려주는 원소이야기 15.
둥근 혁명을 일으키다, 황>
여러분~ 과학교사 정은희입니다.
치킨 아닙니다. 오리에요. “오리”하면 어떤 게 떠오르세요? 저는 유황오리가 떠올라요!
당장 다리 하나 잡고 뜯고 싶지만… 여러분과의 원소공부를 위해서 참겠습니다.
유황을 먹인 오리가 유황오리라는데,
오리에게 왜 유황을 먹이는 걸까요? 유황은 또 뭐죠?
그럼 이제부터 황에 대해 공부해볼까요?
화산의 분화구 근처에서 나는 냄새는?
산스크리트어 sulveri(불의원천)에서 파생된 라틴어 sulphurium에서 유래한 황, Sulfur은 화산의 분화구 근처에서 천연으로 산출되기 때문에 고대부터 알려져 왔습니다. 황은 원소상태로 화산 지역에 널리 분포되어 있습니다. 예를 들면 활화산인 일본의 아소산의 분화구 근처에는 유황냄새가 지독하게 난답니다.
순수한 황은 발화점이 190℃로 낮아서 불이 잘 붙고, 실온에서는 비교적 안정적이지만 고온에서는 S-S결합이 쉽게 끊어져서 반응성이 아주 커지죠. 이런 성격 때문에 황은 모든 원소 중에서 가장 많은 동소체를 갖습니다.
상온에서 가장 안전한 것은 노란 결정인 사방황입니다. 다른 동소체들도 장시간 방치되면 모두 사방황이 된다고 해요.
황은 가열하면 약 100℃에서 단사황으로 변합니다. 보통 온도가 높을수록 점도가 약하지만 녹은 황은 온도가 높을 수록 점도가 강해집니다. 그래서 온도가 200℃가 되면 점도는 융해 직후의 1만배나 되고 444.7℃까지 가열하면 오렌지색 기체가 된다고 합니다.
박테리아의 에너지원, 황
규소와 탄소가 결합을 하면황은 박테리아의 에너지원으로도 이용됩니다. 박테리아는 산소를 사용해서 황산이온을 황화수소로, 황화수소를 황으로 만들기도 합니다. 박테리아에 의해 생성된 황화수소 기체가 방귀나 시궁창에서 나는 계란 썩는 냄새의 주범인 것입니다. 중학교 3학년 학생들이라면 과학시간에 노란색의 황을 한번쯤 보았을 수도 있겠네요.
노란색의 황은 묽은 염산과 반응을 하지 않지만 황화철 화합물은 묽은 염산과 반응하여 달걀썩는 냄새가 나는 독성 기체 황화수소 기체를 방출합니다 . 과학 실험하던 날, 학교에 달걀썩는 냄새가 진동을 해서 학생들이 밥먹기 힘들었던 게 생각이 나네요.
황의 변신, 황산
황은 여러 용도로 다양하게 사용되고 있습니다.
황이 들어간 살충제는 유기농 농가에서 쓰는 유일한 농약이라고 하네요!
하지만 대부분의 황은 황산(H2SO4)을 만드는데 사용됩니다.
혹시 설탕에 진한 황산을 넣으면 설탕의 수분을 황산이 모두 빨아들 검게 변해버린 설탕의 사진을 본적이 있나요? 무색의 비휘발성 액체인 황산은 흡습성이 강해 다른 물질의 수분을 잘 빼앗기때문인데요. 황산은 공업적으로 다양하게 이용되고 있어요. 금속제련, 제강, 방직, 녹 제거, 세정, 자동차 배터리 제조 등 화학공업의 중요한 기초재료랍니다. 여담으로 화학계에서는 “국민 1인당 황 소비량은 그 나라 산업 발달의 척도가 된다”라는 말이 있을 정도로 많은 양의 황이 다양하게 쓰이고 있는 것이죠!
현재의 고무 타이어를 만들어낸 황
예전에는 지금과 같은 고무 타이어가 아니었습니다. 나무나 금속 재질의 바퀴가 사용되었죠. 하지만 이런 바퀴들은 충격을 흡수하지 못해 승차감이 좋지 않았습니다.
그러던 와중에1848년, 톰슨이 생고무를 바퀴에 둘러 특허를 냈습니다.
하지만 현재의 바퀴와 흡사한 공기압 방식의 타이어는 1887년 던롭이 고안했습니다.
아들이 자전거를 탈 때마다 두통을 일으키는 것이 안쓰러워 공기 쿠션이 들어간 타이어를 발명했다고 합니다. 부성애의 힘이죠! 이 이후에 운송의 힘이 더욱 더 커졌답니다.
그러나 고무가 온도가 높아지면 끈적거리는 특성때문에 사람들은 불편을 겪고 있었답니다. 그러던 어느 날 미국의 찰스 굿이어가 황과 산화아연가루를 고무와 섞었는데, 끈적거리지 않는 마른 고무된다는 사실을 발견합니다. 고무처럼 탄성을 갖는 물질들은 분자들 간의 힘이 약하지만 생고무에 황을 첨가하면, 황이 고무의 긴 사슬들을 서로 연결하여 탄력을 증가시킵니다. 따라서 온도가 올라가도 적당한 탄성을 유지할 수 있는 것이죠. 황의 양이 증가하면 점점 단단해지는데, 그 비율에 따라 부드러운 고무에서 단단한 에보나이트까지 만들 수 있다고 합니다.
탄력적인 고무의 등장으로 인해 인간의 삶은 크게 변화했습니다. 자전거부터 시작해서 수레, 마차에 공기압 타이어를 두르게 되었고, 더 편리하고 빠른 운송이 가능해졌죠. 더 나아가
자동차와 비행기의 발명까지! 아마 황을 발견하지 못했다면 지금과 같은 자동차와 비행기는 발명될 수 없었겠죠? 우리를 빠르고 편리한 세상에서 살 수 있게 해준 황에게 고맙단 말을 전하고 싶네요
선생님의 한마디
유황오리! 왜 몸에 좋은 걸까요? 유황에는 독성이 있지만 유황의 독소는 치명적이지만 오리는 자체적으로 해독능력이 있기 때문에, 체내에서 중화시켜 좋은 성분만 섭취할 수 있게 해준다고 해요! 첫 번째로 황은 뼈나 피부, 머리카락에 많이 분포되어 있기 때문에, 유황을 잘 섭취하면 모발 건강과 피부 탄력을 유지할 수 있습니다. 유황의 시스테인 성분이 피부를 정화시켜주고, 콜라겐 분자에 관여하는 효소를 유황이 붙들고 있기 때문입니다. 두 번째로 유황! 하면 해독작용이죠. 유황은 혈액 순환을 도와 콜레스테롤의 체내 축적을 막고 성인병을 예방해줍니다. 또한 각종 암을 발생시키는 활성산소로부터 DNA를 보호해주는 글루타티온을 활성화시키고 면역세포를 증강시켜 노화와 암 예방에 도움이 된다고 하네요. 세 번째로 양기를 회복시켜 손상된 정자의 세포를 치료하는 효과가 있습니다. 유황을 꼭 오리로 섭취할 필요는 없어요. 마늘과 양파, 삼채, 파, 고추냉이, 양배추 등에 유기유황 성분이 많이 들어있습니다. 비타민 C와 함께 섭취하면 효능이 증대된다고 합니다. 한국인의 밥상에는 김치부터 시작해서 위의 재료를 많이 쓰기 때문에 정상적인 대사에 필요한 유황 섭취량은 부족하지 않답니다 :D
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