지난번 ‘원소로 보는 화학사’에서 원자번호 19번 ‘포타슘(칼륨)’을 소개해드린 적이 있는데요. 오늘은 인체에 가장 많이 함유된 영양소인 금속 원소 ‘칼슘’에 얽힌 재미있는 화학이야기를 들려드릴게요!
건물이나 사람 모두 형태를 유지하기 위해서는 구조를 단단하게 잡아 주는 물질이 필요합니다. 그 역할을 하는 핵심적인 원소가 바로 칼슘(calcium)입니다. 칼슘은 시멘트와 대리석, 그리고 인체 뼈의 주성분이죠. 칼슘은 지각에 다섯 번째로 많이 매장되어 있으며, 반응성이 매우 높아 대부분 산화물 형태로 존재합니다.
어렸을 적 누구나 한 번쯤은 우유를 많이 마시면 키가 큰다는 말을 들어본 적 있으시죠? 이러한 속설은 우유 속 칼슘 성분이 뼈 성장에 도움을 줌으로써 키가 클 것이라는 기대에서 나온 말입니다. 칼슘은 우리 몸에서 근육 수축, 신경 자극 전달, 세포 사멸, 기억 등의 작용에 핵심적으로 쓰이는데요. 중요한 사실은 칼슘이 우리 몸에서 이러한 핵심적 작용에 쓰인다고 해도 항상 적당한 양을 섭취해야 한다는 것입니다. 만약 적당한 섭취량이 아닌, 너무 부족하게 혹은 너무 많이 섭취할 경우엔 부작용이 생길 수 있습니다. 우리 몸에 칼슘이 부족할 경우엔 골다공증, 성장 장애, 스트레스 민감증 등 여러 부작용이 생길 수 있습니다. 반면 칼슘을 너무 많이 섭취할 경우엔 뇌졸중, 심근경색, 요로 결석, 협심증 등 수많은 혈관 질환, 신경 관련 질환과 암이 발병할 확률이 높아질 수 있으므로 채식주의자가 아니라면 지나친 칼슘 보충제 섭취는 주의해야 합니다.
라부아지에는 원소 주기율표를 만들 때 석회도 포함하면서 아직 발견되지 않은 원소의 산화물일 것으로 예측했습니다. 이는 훗날(1808년) 험프리 데이비(Humphry Davy)에 의해 증명되었는데요. 그는 산화수은에 대량의 생석회를 섞어 실험했고, 여기서 얻어낸 칼슘 아말감에서 수은을 수증 제거하여 최초로 금속 칼슘을 추출하는 데 성공했습니다. 그래서 데이비는 이 원소명을 석회를 뜻하는 라틴어 ‘칼스(calx)’에서 따 칼슘이라고 명명했습니다.
앞서 설명드렸던 것처럼 칼슘은 인체에 가장 많이 함유된 금속 원소이며 필수영양소입니다. 특히 뼈와 이의 주성분으로, 뼈가 형성되려면 칼슘과 인산이 충분하게 공급되어야 합니다. 이뿐만 아니라, 우리는 생활 속에서도 다양한 칼슘 화합물을 사용하고 있습니다. 가장 대표적인 것은 제설제로 사용하는 염화칼슘인데요. 눈에 염화칼슘을 뿌리면 물의 어는점이 0 ℃ 보다 낮아져 얼음이 녹게 됩니다. 또한, 염화칼슘은 식품 첨가제, 경화 촉진제 등으로도 널리 사용되고 있죠. 인산칼슘도 많이 쓰이는 칼슘 화합물인데요. 이는 우리 몸에 존재하는 물질이므로 침입한 물질로 인식되지 않아, 약물 전달체, 인공 치아, 인공 뼈, 보철 재료 등으로 사용됩니다.
그 밖에도 칼슘은 골절용 깁스, 학교에서 사용하는 분필, 가정용 흡습제 등에도 함유되어 있고, 산호와 진주는 탄산칼슘으로 되어 있습니다. 석회암동굴(종유동) 역시 이산화탄소가 녹아 있는 물에 의해 탄산칼슘이 칼슘이온과 탄산수소이온으로 변하고 녹아서 만들어진 것입니다.
오늘은 인체에 가장 많이 함유된 영양소인 금속 원소 ‘칼슘’에 대해 소개해드렸습니다. 다음 ‘원소로 보는 화학사’에서는 인류 역사에서 가장 중요한 역할을 했으며, 가장 많은 관심을 받았고 지금도 받고 있는 원소 ‘금’에 얽힌 화학이야기를 들려드릴게요! 많이 기대해주세요.
<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)
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