원소로 보는 화학사 VOLUME 011. '원자번호 19번 포타슘을 소개합니다'
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        원소로 보는 화학사 VOLUME 011. ‘원자번호 19번 포타슘을 소개합니다’

        2017. 10. 17

        Vol.011 포타슘(19, K) 원소로 보는 화학사 원자번호 19번 '포타슘'을 소개합니다

        지난번 ‘원소로 보는 화학사’에서는 원자번호 13번 ‘알루미늄’을 소개해드렸는데요. 오늘은 지각에 다섯 번째로 많이 존재하는 원소이면서 반응성이 강한 원소인 ‘포타슘(칼륨)’에 얽힌 재미있는 화학이야기를 들려드릴게요!


        원자번호 19번 ‘포타슘’을 소개합니다!

        좌측의 비커 안에 액체가 보라빛을 띄고 있고, 중간에는 단면이 보이는 포타슘암염, 우측에는 포타슈의 불꽃반응

        좌: 물과 반응하는 포타슘. 물에는 페놀프탈레인을 넣어 염기성이면 붉게 되도록 했다. <출처: (CC)Ozone aurora at Wikipedia.org>, 우: 포타슘의 불꽃 반응<출처: (CC)G43 at wikipedia.org>

        포타슘은 전기분해를 통해 얻어낸 최초의 금속 원소로, 은백색을 띤 부드러운 금속입니다. 포타슘의 잘린 새 면에는 광택이 있지만 공기 중에서 금방 산화하여 탁해집니다. 또한 포타슘은 밀도가 낮아서 물에 뜨며, 물과 화학반응을 할수록 반응성도 활발해지는 특성이 있습니다. 이는 포타슘이 리튬과 소듐처럼 물과 반응해 폭발한다는 것인데요. 그 반응성은 손 위에 올려놓기만 해도 손의 수분과 반응해 불이 붙고 폭발할 정도로 리튬과 소듐, 두 원소보다 훨씬 높습니다. 따라서 특히 주의해서 다뤄야 합니다. 또한 포타슘은 수소를 방출하고 보라색 불꽃을 내며 연소합니다. 이러한 포타슘의 특성 때문에 포타슘을 보관할 때는 석유에 담그거나 그리스를 두껍게 발라 보관합니다.

        ‘포타슘’이 발견되기까지의 과정, 그리고 원소명의 유래

        포타슘(Potassium)의 발견, 영국 화학자 험프리 데이비(Humphry Davy: 1778~1829): 포타슘(Potassium)이라는 원소명은 데이비가 원료인 potash(초목재)에서 이름을 따고, pot(항아리)과 ash(재)를 합성하여 ‘항아리 속의 초목재’라는 뜻을 담아 명명한 것

        영국의 데이비 사진 출처: 네이버 지식백과

        이 원소는 험프리 데이비(Humphry Davy)가 전기를 이용해서 다양한 화합물을 분해하는 실험을 거듭하다가 식물의 재, 즉 탄산포타슘(potash)에서 이 원소를 분리해 내면서 1807년 ‘포타슘(potassium)’으로 처음 보고되었습니다. 이때 포타슘(Potassium)이라는 원소명은 데이비가 원료인 potash(초목재)에서 이름을 따고, pot(항아리)과 ash(재)를 합성하여 항아리 속의 초목재라는 뜻을 담아 명명한 것인데요. 하지만, 독일 학계가 반발하여 포타슘(potassium)이라는 원소명은 곧 탄산칼륨(kali)에서 이름을 딴 ‘칼륨(kalium)’으로 다시 명명했습니다. 이는 국가의 힘이 학계에 영향을 미친 대표적인 사례 중 하나이기도 한데요. 당시 학계를 지배하던 독일에서 “감히 신성한 원소 이름에 천박한 영어 어휘를 쓰다니!”라며 기각한 것입니다. 현재는 다시 ‘포타슘’이 학계의 공식 명칭으로 채택된 상태인데, 여전히 많은 사람이 ‘칼륨’으로 부르기도 합니다. 반면 원소 기호는 독일이 주장한 ‘칼륨’의 ‘K’를 사용합니다.

        ‘포타슘’은 어디에 사용될까요?

        생명의 유지, 그리고 정지

        좌: 심장 형태 그래픽, 우: 수술하고 있는 수술실 상황

        포타슘은 소듐과 마찬가지로 우리 몸 안에서 세포의 삼투압을 조절해주는 역할을 합니다. 또 소금, 즉 염화소듐과 비슷한 기능을 하므로 소듐을 줄여야 할 경우, 소금 대신 염화포타슘을 섭취할 수도 있습니다. 그러나 염화포타슘만으로 염분을 조절하면 신장에 무리가 가므로 염화소듐과 적절히 섞어 사용하는 것이 좋습니다.

        이렇게 포타슘은 생명을 유지하는 데 도움을 주기도 하지만, 생명을 정지시키기도 합니다. 포타슘을 너무 많이 섭취하면 신경과 장기에 이상이 생겨 심장마비가 올 수 있습니다. ‘청산가리’라고 불리는 사이안화포타슘(KCN)은 위액에 의해 분해될 때 독성 기체인 사이안화수소(HCN)를 발생시켜 헤모글로빈이 산소를 공급하지 못하게 합니다. 물론 이러한 독도 잘 다루면 약이 될 수 있는데요. 염화포타슘은 심장 수술을 할 때 일시적으로 심장을 멈추는 심정지액으로 사용하기도 합니다.

        그 밖의 다양한 용도

        유리, 비누나 세제, 비료, 저염소금, 그 밖에 수술용 심정지액, 니켈카드뮴 전지와 알칼라인 전지 등 다양하게 사용

        앞서 소개해 드린 것처럼 칼륨은 반응성이 커서 수송이 어렵고 비싸기 때문에 산업체에서는 칼륨 원소가 아니라 칼륨 화합물을 사용합니다. 이때 가장 중요한 칼륨 화합물 세 가지는 염화칼륨, 질산칼륨, 그리고 수산화칼륨인데요. 생산된 염화칼륨과 질산칼륨의 90% 이상은 비료 생산에 사용됩니다. 비료하면 또 LG화학을 빼놓고 이야기 할 수 없는데요. 2016년 LG화학의 자회사로 새롭게 출발한 팜한농은 작물보호제 시장 점유율 1위, 종자 및 비료 시장점유율 2위 등 국내 최고의 사업경쟁력을 바탕으로 그린바이오 분야의 글로벌 선두기업으로 발돋움하고 있습니다. 또한 팜한농은 차별화된 고객가치로 인류의 삶을 풍요롭게 만드는 그린 바이오 기업이라는 비전 아래, 작물보호제, 비료, 상토, 종자, 바이오 자원 등 농업 및 바이오 분야의 핵심기술과 친환경 고부가가치 제품 개발에 앞장서고 있습니다. 새의 배설물(구아노)이나 초석에서 얻어지는 질산칼륨은 전통적으로 화약 제조에 사용되었고, 유리와 비누 제조뿐만 아니라 화학공업에서 널리 사용되는 수산화칼륨은 재충전이 가능한 니켈카드뮴 전지와 수산화니켈금속 전지를 포함한 알칼라인 전지에도 사용됩니다.

         

        한 눈에 보는 ‘포타슘’ 요약표

        오늘은 지각에 다섯 번째로 많이 존재하는 원소이면서 반응성이 강한 원소인 ‘포타슘’에 대해 소개해드렸습니다. 다음 ‘원소로 보는 화학사’에서는 인체에 가장 많이 함유된 영양소인 금속 원소 ‘칼슘’에 얽힌 화학이야기를 들려드릴게요! 많이 기대해주세요.


        또 다른 원소이야기가 궁금하다면? 원소로 보는 화학사 바로가기>

         

        <내용 출처>

        누구나 쉽게 배우는 원소 (그림으로 배우는 118종 원소 이야기)/원소의 세계사 (주기율표에 숨겨진 기상천외하고 유쾌한 비밀들)/원소가 뭐길래 (일상 속 흥미진진한 화학 이야기)/Big Questions 118 원소 (사진으로 공감하는 원소의 모든 것)

        4개의 댓글이 있습니다.

          • LG화학 블로그지기

            안녕하세요. LG케미토피아 운영자입니다. ‘원소로 보는 화학사’를 통해 더 다양한 원소에 얽힌 흥미로운 화학이야기를 2018년에도 계속 소개해드릴 예정이오니, 앞으로도 많은 관심 부탁드립니다. 감사합니다!


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