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알칼리
알칼리(alkali)는 pH7 이상의 염기성을 띠는 물질을 말한다. 물에 녹는 염기를 말하며 물에 녹는 염기를 띠는 성질을 염기성이라고 부른다.
알칼리는 강한 염기성을 나타내는 물질로 물에 잘 녹으며, 산을 중화시키는 화합물이다. 현재는 알칼리토금속의 수산화물이나 알칼리 금속으로 물에 녹는 것을 알칼리라 한다. 보통 MOH의 형식으로 이루어져 있으며 맛은 잿물과 비슷하고 유지류를 세척하는 작용, 적색 리트머스를 청색으로 변화시킨다. 대표적인 알칼리는 수산화칼륨과 수산화나트륨 등이 있으며 인체의 혈액은 약알칼리성을 나타내고 실측시 pH7.4 전후의 값을 가진다. 산염기평행이 깨지고 알칼리성으로 치우치면 알칼리증이고 산성으로 기울어지면 산증이라 한다. 또한 식품에도 산성식품과 알칼리 식품이 있으며 이를 적당히 조합시킨 것을 섭취하여 액체의 산염기 평행을 유지해야한다.
개요
일반적으로 수용액에서 수산화 이온(OH⁻)으로 해리되고 산과 반응하여 염(鹽)을 형성하는 물질이다. 이건 아레니우스의 정의다. 브뢴스테드-로우리의 정의에 의하면 양성자(H⁺)를 받아들이는 물질이고, 루이스의 정의에 의하면 다른 물질에게 비공유 전자쌍을 내놓는 물질이다. 참고로 아레니우스의 정의에는 한계가 있어서 전체 반응에 이것이 적용되지는 않는다. 예로 아레니우스의 정의에 의하면 NH₃ 가 물 속에 녹아 수용액이 되면 수산화 암모늄, 즉 NH₄OH가 된다고 말하는데, 실제로 수산화암모늄은 존재하는 물질이 아니다.
알칼리의 예로는 알칼리 금속(나트륨, 칼륨 등)과 알칼리 토금속(칼슘, 마그네슘 등)의 수산화물 및 암모니아 수용액 또는 암모니아의 유기 유도체(아민류) 등이 있다.
대체로 쓴맛이 나며, 단백질을 녹이는 성질이 있어 만지면 미끈거린다. 때문에 때나 세균등의 제거를 위해 비누나 약알칼리성 세탁세제 등, 많은 세척용구가 알칼리성이다.
단백질을 녹이므로 웬만하면 만지지도 말고, 아래 서술한 것처럼 먹지도 말 것. 베이킹 파우더로 이용되는 탄산수소나트륨이나 양이온 해리되는 아미노산인 라이신, 아르기닌, 히스티딘을 제외하면 대부분 식용이 불가능하니 주의하자.
금속에 대한 반응성이 산보다 낮기 때문인지 산성보다 한 수 아래로 취급되는 경우가 많다. 창작물에서 '위험한 화학 물질'의 대표격으로 강산이나 초강산이 나오는 경우는 꽤나 많지만, 강염기는 거의 나오지 않으며, 현실에서도 염산, 황산 등 강산에 의한 범죄나 테러는 많지만, 수산화나트륨이나 수산화칼륨같은 강염기에 의한 테러는 빈도가 낮은 편이다.
강산 테러와 강염기 테러의 위험성을 잘 비교한 영화가 큐브인데, 황산 테러 당시에는 얼굴만 녹아내리며 즉사하지만 수산화나트륨 테러는 신체 전체가 녹아내린다.
염기성 용액의 위험도는 생명체에게 있어서는 산보다 압도적으로 위험하며, 절대 안전한 것이 아니다. 예컨대 강산을 들이키면, 물론 소화관이 타들어가는 돌이킬 수 없는 피해를 입지만, 괴사한 조직이 굳으면서 일종의 보호막을 형성해준다. 그러나 강염기를 들이킬 경우 조직 자체가 괴사하는걸 넘어, 아예 계속 녹아나가면서 피해 면적이 한없이 확장된다. 위에서 언급했듯이 단백질을 녹이기 때문이다. 말할 필요도 없이 단백질은 인간을 구성하는 주요 성분 중 하나다. 절대 먹지 말 것! 그리고 인명을 가장 많이 앗아간 물질이 알칼리인 수산화칼슘이다. 물론 산성보다 반응 속도가 느리다는 점에서 안전하다고도 볼 수는 있다. 치사량 이상을 노출될 경우, 산성은 거의 즉사에 가깝지만, 염기성은 대응할 시간이 어느 정도 주어지기 때문이다. 반면, 중화시키는데 들어가는 자원이 산성보다 훨씬 많이 들어간다. 인근의 화산 때문에 진한 염기성을 띄는 물이 고여있는 나트론 호수는 이런 이유로 인간이나 다른 동물들이 접촉하면 급속도로 수분을 빼앗기고 접촉 부위가 괴사하여 어떤 동물이든 즉사하게 되기 때문에 죽음의 호수로 알려져있다.
염기라고도 한다. 아랍어로 '알'은 관사이고 '칼리'가 순수한 재(قلي(Qalīy)라는 의미다. 알칼리성이라고 하면 왠지 건강에 좋다는 인식이 있지만 산성 식품과 알칼리성 식품의 구분, 몸에 미치는 영향에 관해서는 과학적으로 논란의 여지가 많다. 산성체질론 항목을 참고할 것. 특히 알칼리수 관련 논란은 희석식 소주 업계들간의 소송전쟁으로까지 번진 바 있다. 여담으로 산은 애시드라고 부르지 않고 그대로 산이라고 부르지만 알칼리는 염기와 알칼리 둘 다 표준어이다.
암석학에서는 염기성이라는 용어는 화성암의 주원소 조성이 규소와 알루미늄 함량이 대체로 낮고, 마그네슘, 칼슘 함량이 높은 암석을 가리킨다. 이는 과거 암석의 형성이 물에서 침전되었다고 생각하는, 이른바 '수성론'에 입각해 사용되던 용어이다. 수성론은 이제 화성암에서는 더 이상 유효하지 않은 가설이지만, 그 단어만 살아남아 지금까지 사용되고 있다. 물론 그런 배경 때문에 오늘날 암석학에서는 염기성이라는 단어를 지양하고 고철질이라는 단어로 옮겨가는 추세이다. 하지만 고철질이 좀 더 광물 조성과 암석 색상에 근거한 정의를 따로 가지고 있기 때문에, 염기성이라는 용어는 쉽게 사라지지 않을 것으로 생각된다. 대표적인 염기성암은 현무암, 반려암 등이 있으며, 이보다 더 규소 함량이 낮고 마그네슘과 칼슘 등의 함량이 높은 경우 이를 초염기성암이라고 하는데, 감람암이 대표적인 예이다.
특기할 사항으로는, 지질학에서는 염기성과 알칼리성(alkaline)은 전혀 다른 의미이다. 후자의 경우는 보통 특정 암석의 앞에 놓여 수식하는 단어로 사용되는데, 이는 염기성의 의미와는 달리, 암석이나 마그마 내에 소듐과 포타슘의 함량이 더 많다는 뜻으로, 특히 비슷한 규소 함량을 가진 전형적인 화산암류와 비교하여 높다는 의미이다.
OH가 있다고 하여 모두 염기인 것은 아니다. 카복실산은 COOH기를 가졌지만 수용액에서 COO⁻ + H₃ O⁺로 존재하며, 알코올 역시 OH기를 가졌지만 페놀은 산성이며, 메탄올 등은 중성이다.
염기성 물질
- 라이신
- 수산화 나트륨
- 수산화 칼슘
- 수산화 마그네슘
- 수소화 나트륨
- 아르지닌
- 암모니아
- 오르니틴
- 탄산수소 나트륨
- 히스티딘
참고자료
같이 보기
