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프리스틀리의 산소 발견
옛날 어느 왕이 자기가 가지고 있는 작은 다이아몬드 조각들을 손에 들고 이렇게 말했다.
“이 작은 다이아몬드들도 좋지만 하나의 큰 다이아몬드라면 더욱 빛이 영롱하고 좋을 텐데......”
그래서 왕은 궁리 끝에 다이아몬드를 모두 모아서 유리처럼 녹여 큰 다이아몬드로 만들기 위해 열을 가하였다.
어떻게 되었을까?
“폐하, 모두 하얀 재로 변해버렸습니다.”
“무엇이라고? 왜 그렇게 되었지?”
반짝이던 다이아몬드였지만, 숯과 같이 탄소라는 원소로 이루어졌기 때문에 강한 열을 가하면 타버린다는 것을 어리석은 왕이 미처 몰랐기 때문이다.
탄소나 산소 등의 원소가 발견되기 전의 이야기이다.
그렇다면 이 원소들을 어떻게 해서 사람들이 발견하게 되었을까?
1767년 가을날, 영국의 리즈라는 마을에 큰 양조공장이 있었는데 포도를 발효시키는 과정을 유심히 관찰하는 사람이 있었다.
“프리스틀리 목사님 아니세요! 뭘 그렇게 열심히 들여다보고 계세요?”
지나가던 직원의 말에 그가 대답했다
“저 거품 말입니다. 저 것을 좀 떠가도 되겠습니까?”
직원은 대수롭지 않다는 듯 시원스럽게 말했다.
“거품이라고요? 얼마든지요.”
프리스틀리는 발효 통에서 발생하는 거품을 떠가지고 집으로 돌아왔다.
그의 집에는 여러 가지 실험기구들이 즐비하게 놓여 있었다. 그는 발효 거품 말고도 여러 가지 기체를 모으는 방법을 연구하여 물에 녹기 쉬운, 그때까지 사람들이 모을 수 없었던 암모니아 가스나 염산의 증기를 병 속에 모았다.
그리고 그는 기체를 모으기 위해 여러 고체의 물질을 가열하여 어떤 기체가 발생하는지를 실험했다.
“음, 수은을 공기 속에서 세게 가열했더니 점점 붉은 색을 띠기 시작하는군. 다음에는 어떻게 될까?”
가열된 수은은 결국 붉은 가루가 되었다. 그리고 다시 가열하자 본래의 수은이 되는 것이었다.
이 현상에 관심을 갖게 된 그는 거품 속에 어떤 기체가 있지 않을까 생각하여 실험을 계속하였다.
그 결과 프리스틀리는 어떤 물질을 보통의 공기보다 불에 잘 타게 하며, 동물이 그 속에서 더 오래살 수 있게 하는 기체를 발견해냈다.
“이 새로운 기체를 ‘플로지스톤을 잃어버린 공기’라고 부르자.”
1774년 8월 1일의 일이다.
그리고 2개월 후인 10월 어느 날, 프랑스를 방문한 프리스틀리는 그의 발견에 대해 자세히 설명했다. 이 설명을 들은 프랑스의 앙트와느 라브와지에는 ‘연소라는 것은 무엇인가?’라는 연구를 하고 있었는데, 프리스틀리의 연구결과에 힘을 얻어 새로운 기체에 대한 연구를 계속했다.
“드디어 찾았다! 공기 속에서 물질을 잘 태우는 이 성분, 바로 이거다.”
라브와지에는 이 기체에 ‘산소’라는 이름을 붙였다. 그리고 그는 이 산소가 공기의 5분의 1정도의 부피를 차지하고 있다는 것도 밝혀냈다.
다이아몬드나 인이 타는 것도 모두 이 산소가 있기 때문이다. 그리고 생물이 살아가는데 이 기체가 없으면 생명을 유지할 수가 없다.
라브와지에는 동물의 호흡에 산소가 절대적으로 필요하다는 것을 확실하게 관찰하고 입증했다. 그는 또 호흡은 일종의 연소현상이며 동물체의 일정한 온도는 산소와 피 속의 탄소물질의 결합에 의해 방출되는 열로 유지되는 것이라 설명했다.
그는 1789년 ‘화학요론’이란 책을 출간하여 ‘원소란 분석이 도달할 수 있는 최후의 점’이라 정의하고, 33종의 원소를 선정하여 새로운 화학용어로 표를 만들기도 했다.
산소의 발견은 근대 화학혁명의 주춧돌이 된 것이다.
글 : 왕 연 중
(한국발명문화교육연구소 소장, 영동대학교 발명특허공무원학과 겸임교수)
(이메일 : wangyj39@dreamwiz.com 전화 : 011-890-8578 )
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