산과 염기에 관한 과학적 원리와 응용을 알아본다.
미국 화학의 아버지 루이스가 학생들에게 산과 염기란 무엇이며, 산과 염기는 전해질의 일종이며, 산과 염기가 물에 녹으면 전해질이 나온다고 말해주고 있다. 왜 땀을 흘린 후 이온음료를 마실까? 아레니우스에 의하면 산은 물에 녹아 수소이온을 내놓는 물질, 염기는 수산화이온을 내놓는 물질이다. 왜 어떤 산은 먹어도 되고, 어떤 산은 먹으면 안 될까? 우리 주변에 있는 산으로는 어떤 것들이 있을까?
강염기성 물질은 단백질을 잘 녹이며, 알칼리와 염기는 비슷한 성질을 갖는 물질이기는 한데, 알칼리는 염기 중에서 특히 물에 잘 녹는 염기를 가리킨다. 용액의 산성도를 숫자로 나타내는 까닭은 무엇이며, 산성도를 나타내는 척도로 쇠렌센은 pH를 사용했다. 이것의 의미는 산성도가 수소이온의 지배로 인해 생긴다는 뜻이다. 토양이 산성화되면 식물들이 살아갈 수 없으며, 물이 산성화되면 물고기들이 죽게 된다. 따라서 산성도를 측정하고 적절하게 유지하는 것은 건강 유지, 생태계 보존 등에 필수적인 일이다.
수소이온을 포함하고 있는 산과 수산화이온을 포함하는 염기가 만나면 물이 만들어진다. 이렇게 산과 염기가 만나 물이 만들어지는 것을 중화반응이라 한다. 모든 산과 염기가 완전히 중화되는 시점을 아는 것은 중요하다. 왜냐하면 산 또는 염기는 그 자체가 해로운 물질인 경우가 많기 때문이다.
중화가 일어났는지 알아보는 방법은 지시약을 사용하는 것이다. 중화점이 일어난 용액의 pH는 7이다. 두 번째는 온도 변화를 측정하는 것으로 중화점에서 용액의 온도는 최고점을 나타낸다. 세 번째로 전류의 세기를 측정하는 것으로 중화점에서 전류의 세기는 최소가 된다. 공기 중의 질소와 수소 기체를 반응시켜 만든 암모니아는 질소비료의 원료가 되어 식량생산을 늘리는데 기여했으며, 화약의 원료인 질산칼륨을 만드는 원료로도 사용되었다.
이 책의 구성 및 장점
― 개정된 교육과정을 반영하여 각 수업마다 연관되는 교과연계표를 삽입하였다. 즉, 교과 공부에도 도움을 주도록 하였다.
― 각 수업마다 ‘만화로 본문 읽기’ 코너를 두어 각 수업에서 배운 내용을 한 번 더 쉽게 정리할 수 있게 하였다.
― 꼭 알아야 할 중요한 용어는 ‘과학자의 비밀노트’ 코너에서 보충 설명하여 독자들의 이해를 도왔다.
― ‘과학자 소개 과학 연대표 체크, 핵심 내용 이슈, 현대 과학 찾아보기’로 구성된 부록을 제공하여 독자에게 본문 주제와 관련한 다양한 정보를 제공하였다.
