15. 인 P
Phosphorous
| 그리스어의 phos (빛) + phoros (운반하는 것)에서 유래 |
인 (Phosphorus, 磷)
[여태까지 인간이 본 적도 없을 만한 거대한 칠흑같은 개였다. 벌어진 아가리로부터 불을 내뿜고, 눈은 숯불처럼 이글거리며 코와 머리와 목은 활활 타오르는 불길로 얼룩져 있었다.]
이것은 아서 코난 도일(Arthur Conan Doyle, 1859~1930, 영국)의 명작 **"바스커빌가의 개(The Hound of the Baskervilles)"**에 등장하는 한 장면이다. 범인은 "깜깜한 어둠 속에 빛나는 지옥의 개"를 만들어내기 위해 인을 사용했다.
어릴 적, 우리가 가장 두려워했던 것 중 하나가 바로 **도깨비불(Willus-o'-the-wisp, 鬼火)**이다. 이 현상의 원인도 인이었을 가능성이 크다. 도깨비불은 대개 시체의 뼈에서 나오는 인화합물이 공기 중에서 자연적으로 연소하며 발생한다.
인의 동소체와 인광
인은 본래 세 가지 동소체(Allotropes, 同素體)를 가지며,
그중에서도 인광(Phosphorescence, 磷光)을 내는 것은 **흰 인(White phosphorus, 白磷)**이다.
흔히 볼 수 있는 **노란 인(Yellow phosphorus, 黃磷)**은 표면에 **붉은 인(Red phosphorus, 紅磷)**이 형성된 상태이다.
흰 인은 공기 중의 습기와 반응하여 **인광(Phosphorescence, 磷光)**을 내며,
이러한 발광현상은 **규광(Fluorescence, 螢光)**과 비교될 수 있다.
규광과 인광은 구별하기 어렵지만,
- 자극을 받은 즉시 빛을 내는 것이 규광,
- 자극이 끝난 후에도 빛이 남는 것이 인광이다.
이러한 특성 때문에 인은 예전부터 신비로운 빛을 내는 물질로 여겨졌다.
인과 환경 오염
[어느 날 아침, 한강 기슭에 떼죽음을 당한 물고기가 즐비했다. 그 주범은 인이었다.]
이런 신문 기사를 접한다면, 그것은 현대 사회의 불행한 현실을 반영하는 것이다.
인은 생물에게 필수적인 **영양소(Nutrient, 營養素)**이며,
특히 생물체 내의 **인산 결합(Phosphate bond, 磷酸鍵合)**은 에너지 저장의 핵심 역할을 한다.
하지만 문제는 인이 대량으로 환경에 유입될 때 발생한다.
합성 세제(Synthetic detergent, 合成洗劑)에는 다량의 인 화합물이 포함되어 있으며,
이것이 폐수를 통해 바다와 호수로 흘러들어 축적된다.
그 결과, 수계에서 부영양화(Eutrophication, 富營養化) 현상이 일어나며,
이는 플랑크톤(Plankton, 浮游生物)의 급격한 증가를 초래하여
**적조(Red tide, 赤潮)**라는 바다의 병을 발생시킨다.
적조는 바닷물 속 산소를 고갈시키며, 결국 대량의 어류 폐사를 일으킨다.
하천을 "죽음의 하천"으로 만드는 원인 중 하나가 바로 합성 세제 속의 인이다.
인과 인간의 책임
최근에는 인을 함유하지 않은 합성 세제도 개발되고 있지만,
그렇다고 해서 모든 환경 문제가 해결되는 것은 아니다.
인체에 무해한 세제라 하더라도, 여전히 화학 물질이 자연에 미치는 영향은 심각하다.
"합성 세제를 사용하지 말자"는 목소리가 점점 커지고 있으며,
이는 단순한 환경 보호 차원을 넘어 자연과 인간의 균형을 되찾기 위한 노력이라 할 수 있다.
우리는 수많은 예를 통해, 인간이 만들어낸 화학 물질이 자연의 균형을 깨뜨리고
결국 그것이 다시 인간에게 되돌아온다는 사실을 경험하고 있다.
환경 보호는 더 이상 선택이 아니라 필수적인 책임이다.
주석: 과학자 정보
헨리 캐번디시 (Henry Cavendish, 1731~1810, 영국)
- 업적: 수소 기체 발견, 공기 중 질소 분석, 인화수소 연구
- 기타: 인의 연소 실험을 통해 도깨비불 현상과 관련된 연구 진행
안토니 라부아지에 (Antoine Lavoisier, 1743~1794, 프랑스)
- 업적: 현대 화학의 아버지, 질량 보존의 법칙 정립, 연소 이론 확립
- 기타: 공기 중 산소와 인의 반응을 연구하여 인광 현상 설명
유스트우스 폰 리비히 (Justus von Liebig, 1803~1873, 독일)
- 업적: 비료 화학 발전, 인산염을 활용한 농업 혁신
- 기타: 인이 식물 성장에 필수적인 원소임을 과학적으로 증명
프리츠 하버 (Fritz Haber, 1868~1934, 독일)
- 업적: 암모니아 합성법(하버-보슈 공정) 개발, 인 비료 생산 촉진
- 수상: 1918년 노벨 화학상 수상
- 기타: 농업 혁신에 기여했지만, 화학 무기 개발에도 관여
[여태까지 인간이 본 적도 없을 만한 거대한 칠흑같은 개였다. 벌어진 아가리로부터 불을 내뿜고, 눈은 숯불처럼 이글거리며 코와 머리와 목은 활활 타오르는 불길로 얼룩져 있었다.]
셜록 홈즈가 활약하는 코난 도일의 명작 [바스카뷜가의 개[의 한 절이다. 범인이 "캄캄한 어둠 속에 빛나는 지옥의 개"를 만들어 내는 데에 사용한 것이 인이었다. 우리가 어릴 적에 가장 두려워한 것의 하나로 어른들한테 들은 "도깨비불"의 존재였다. 이것은 대개가 시체의 뼈의 인에 의한 것이었으리라.
인에는 본래 세 가지 동소체()가 있는데 인광()을 내는 것은 흰 인이고 흔히 있는 노란 인은 그 표면에 붉은 인이 생긴 것이다. 흰 인은 공기 속의 습기(수분)와 반응해서 인광을 낸다.
인광은 규광()과 견주어지는 발광현상()으로 규광과의 구별이 어려우나 자극을 받고나서 서서히 빛나기 시작해서 자극이 끝나도 빛이 남는 것이 인광이라고 기억하면 된다.
[어느 날 아침, 한강 기슭에 떼죽음을 당한 물고기가 즐비했다. 그 주범은 인이었다.]라는 신문기사를 읽었다고 하자. 이 것은 현대의 불행한 현실이다. 인은 생물에게 있어서는 중요한 영양소이며 특히 생물체 내의 인산 결합은 에너지를 저장하는 창고이다. 그 인은 합성 세제 속에 다량으로 포함되어 있다. 이 합성 세제 속에 함유된 인은 폐수에 섞여서 바다와 호수로 흘러들어 거기에 고인다. 바다나 호수는 인이라는 영양분이 불은 셈이어서 부영양화()라 불린다. 그러나 이 것은 반가운 일이 못되며 플랑크톤()의 이상발생을 초래하여 적조()라 불리는 바다의 병이 일어나서 물고기를 죽여 버리는 것이다.
하천을 죽음의 하천으로 바꿔 버린 것도 합성 세제의 인이 큰 몫을 하고 있다. 인을 함유하지 않은 합성 세제라도 인체에 해를 끼친다. 지금 합성 세제를 쓰지 말자는 진지한 생각이 일어나고 있다. 인간이 만들어 낸 화학물질이 자연의 균형을 깨뜨리고 그 것이 인간에게로 되돌아 오는 예에 우리는 수없이 부딪치고 있다.