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산과 염기로 만나는 우리 일상 속 화학 이야기

과학의 분야와 실험은 다양하지만, 흔히 ‘과학 실험’이라고 하면 시험관과 비커, 수많은 약품을 떠올립니다. 초등학교 교과서에서 배우는 단원 중에 그런 이미지에 가장 어울리는 것이 바로 산과 염기이지요. 『시큼새콤 미끌미끌 산과 염기 이야기』는 이와 같은 산과 염기에 관한 다양한 궁금증을 재미있게 알아보는 어린이를 위한 과학 교양서입니다. 초등학교 교과서의 내용을 주제별로 묶어 소개하는 ‘교과서가 쉬워지는 교과서’ 시리즈 제10권인 이 책은 우리 생활 속 산과 염기에 대한 지식을 알려 주며 어린이들이 화학을 한결 쉽고 친근하게 느끼게 해 줍니다.
산과 염기, 나아가 화학이라고 하면 현대의 학문이라고 생각하기 쉽지만, 클레오파트라가 산성인 식초에 진주를 녹였다는 수천 년 전 이야기나 빨래를 깨끗이 하기 위해 염기성인 잿물을 썼던 옛사람들의 지혜를 생각하면 인간이 산과 염기에 대해 알게 된 것은 아주 오래전부터인 걸 알 수 있습니다. 산과 염기의 정의는 과학이 발달하면서 조금씩 바뀌었지만, 물에 녹았을 때 수소 이온을 내놓으면 산, 수산화 이온을 내놓으면 염기라고 우리는 배웁니다. 푸른색 리트머스 시험지를 붉게 만들면 산이고, 붉은색 리트머스 시험지를 푸르게 만들면 염기라는 것은 초등학생도 알지만, 이러한 지식이 없던 과거에는 오랜 경험을 통해 신맛이 나면 산, 쓴맛이 나거나 물에 넣었을 때 미끈미끈한 느낌이 나면 염기라고 생각했습니다. 리트머스 시험지처럼 산과 염기를 바로 구분할 수 있는 지시약이 없었기 때문에 맛을 보거나 만져 봐서 산과 염기를 구분하고 사용하는 위험을 감수해야 했지요. 이런 불편은 약 360년 전 영국의 화학자 로버트 보일이 천연 지시약을 발견하면서 해결됩니다. 보라색 제비꽃이 황산 연기에 붉어지는 것을 발견한 것이지요. 제비꽃뿐 아니라 비트, 검은콩, 자주색 양배추 등 천연 지시약은 우리 주변에서 어렵지 않게 찾아볼 수 있습니다.
산과 염기 역시 일상에서 쉽게 만날 수 있습니다. 부엌으로 가면 산성 물질이, 욕실로 가면 염기성 물질이 가득하니까요. 새콤달콤한 과일과 요구르트, 날마다 먹는 김치 등 냉장고를 열면 금세 산을 발견할 수 있고, 비누와 치약, 락스 등 염기성을 띠는 각종 세제들은 욕실에 가면 얼마든지 있습니다. 멀리 갈 것 없이, 산과 염기는 우리 몸에도 있습니다. 위에서는 산성인 위액을, 췌장에서는 염기성인 이자액을 분비해 우리가 먹는 음식물을 소화하거든요. 산과 염기가 만나 물과 염을 만드는 ‘중화 반응’은 우리 몸에서 날마다 일어나지요. 산과 염기는 산업에서도 중요한 역할을 하는데, 산을 이용해 세밀한 회로나 그림을 그리는 에칭 기술은 반도체와 지폐에서 이용되고 있고, 인류를 먹여 살린 질소 비료의 대량 생산은 염기인 암모니아 덕분입니다. 이처럼 산과 염기는 오랜 세월 우리와 함께해 왔고, 지금도 실험실 밖 산업 현장에, 또 일상 속에 존재하고 있습니다. 이 책을 통해 어린이 독자들은 우리 생활 속 산과 염기에 관한 지식을 배우고 나아가 화학에 한 걸음 더 가까이 다가갈 수 있을 것입니다.

1장 산과 염기가 무엇일까?
-산과 염기는 언제 찾아냈을까?
-산은 왜 산이고 염기는 왜 염기일까?
-거꾸로 가는 pH
-색깔로 알려 주는 지시약
-신맛 나는 산
-쓴맛 나는 염기
-강산과 강한 산성은 다르다?
[이건 알고 있니?] 흙에 따라 색이 달라지는 꽃

2장 우리 주변의 산과 염기
-맛이 되고 약이 되는 생물 속 산
-무시무시하지만 꼭 필요한 무기산
-돌도 녹이는 탄산
-산으로 그린 그림
-도시 한복판에 광산이?
[이건 알고 있니?] 빗물은 원래 산성이라고?
-뻥 뚫어 주는 염기
-세제는 모두 염기성일까?
-무서운 하얀 가루, 수산화 삼 형제
-진짜 소다는 먹을 수 없어요
-냄새는 지독하지만 중요한 암모니아
[이건 알고 있니?] 알칼리와 알칼로이드

3장 중화 반응
-산과 염기를 섞으면 어떻게 될까?
-새로운 물질을 만드는 중화 반응
-하얀 똥이 나와도 놀라지 마
-너도 나도 이미 사용하는 중화 반응
-산과 염기를 잡는 데는 중화 반응이 최고!
-생활의 지혜도 알고 보면 중화 반응?
[이건 알고 있니?] 우리 몸의 pH를 지켜 주는 완충 용액

산과 염기의 정의는 과학이 발달하면서 조금씩 바뀌었지만, 공통적인 것이 하나 있어. 어떤 물질을 물에 녹였을 때 수소 이온(H+)을 내놓으면 산, 수산화 이온(OH-)을 내놓으면 염기라는 것이지. 산과 염기로 분류되는 대부분의 물질은 물에 녹기 전부터 수소 이온이나 수산화 이온이 될 성분을 갖고 있어. 대표적인 예가 염산(HCl)과 수산화나트륨(NaOH)이야. 물론 과학에도 예외는 있는 법. 암모니아에는 수산화 이온의 구성성분 중 O(산소)가 없어. 하지만 암모니아가 물에 녹으면 그 일부가 물과 반응해서 수산화 이온을 만들기 때문에 염기성 용액이 된단다.
그럼 산에는 수소 이온만, 염기에는 수산화 이온만 있을까? 그건 아니야. 사실 산과 염기의 수용액에는 모두 수소 이온과 수산화 이온이 들어 있거든. 두 이온의 비율에 따라 산성인지 염기성인지 결정되는 것이지. 수소 이온이 수산화 이온보다 많으면 산성, 반대의 경우는 염기성이 되는 것이란다. -14~15쪽 중에서-

산은 탄산칼슘도 녹여. 산성비에 석회석, 대리석으로 만든 문화재가 녹는다는 이야기야 워낙 많이 들어 봤을 거야. 이 돌들의 주성분이 탄산칼슘이이거든. 이집트의 클레오파트라가 식초에 진주를 녹였다는 이야기 들어 봤니? 진주의 주성분도 탄산칼슘이야. 물론 진짜 진주가 식초 정도의 산에 완전히 녹진 않았을 거야. 궁금하다고 해서 진주로 직접 실험을 하지는 않길 바라. 탄산칼슘이 필요한 것이라면 간단하게 계란 껍데기로 대신 할 수도 있거든. 대신 먹진 말아야겠지?
새똥과 자동차는 무슨 이야기냐고? 산이 금속을 녹인다고 했잖아. 그런데 새똥이 산성이거든. 새들은 사람과는 다르게 똥과 오줌을 한꺼번에 싸는데 여기에는 요산이라는 성분이 들어 있어. 요산도 산의 일종이기 때문에 금속으로 된 자동차를 녹일 수 있는 것이지. 게다가 요산은 물에 잘 녹지도 않기 때문에 그냥 비가 오는 정도로는 잘 씻겨 내려가지 않아.
-31~33쪽 중에서-