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탄소란 무엇인가? 탄소는 지각을 구성하는 요소들 중에 15번째로 풍부하며, 우주에서 수소,헬륨, 산소 다음인 4번째로 풍부한 원소입니다. 이렇게 탄소는 풍부하며, 탄소 화합물로서 다양한 유기 화합물을 구성할 수도 있고, 상온 상태에서 중합체를 형성할 수도 있기 때문에 우리 삶은 탄소와 밀접한 관련이 있습니다. 예로서 탄소는 우리 몸에서 산소다음인 두 번째로 풍부한 원소(18.5%)입니다.

주기율표 14족 2주기에 위치한 비금속 원소인 탄소는 가장 바깥쪽 원자 껍질에 4개의 전자를 가지고 있습니다. 4개의 빈 자리를 가지므로 매우 다양한 종류의 원소와 결합할 수 있어서 셀 수 없을 만큼 많은 화합물을 만들낼 수 있습니다.

이 화합물이 얼마나 많았으면, 이것만 연구하는 유기화학이라는 학문이 따로 있을 정도 입니다.

거기에 탄소원자의 배열 순서에 따라 여러 형태의 동소체를 가지며, 이 동소체별로도 물리적인 성질이 천차만별입니다.. 가전자가 4개이니 4중 결합도 있을 것처럼 보이지만, 너무 불안정해서 순식간에 떨어져 버립니다.

2-1. 연필심 흑연과 다이아몬드의 차이?

다이아몬드는 비금속원소광물로, 오직 탄소(C)로만 이뤄진 광물입니다. ‘탄소’를 생각하면 검은색을 떠올리기 마련인데요. 주변에서 흔히 볼 수 있는 연필심의 원료인 흑연 또한 탄소 원자로 구성되기 때문이죠. 하지만 모두가 알듯이 연필심은 검은 색깔부터 무른 성질까지 다이아몬드와 전혀 다른 특징을 갖고 있습니다. 

그것은 바로 탄소의 결합 구조입니다. 1개의 탄소 원자는 최대 4개의 다른 원자와 결합을 할 수 있습니다. 흑연은 탄소 원자가 다른 3개의 탄소 원자와 결합해 얇은 판 모양의 구조를 가집니다. 때문에 면 형태인 판 사이의 탄소결합이 쉽게 깨질 수 있고, 반면 다이아몬드는 하나의 탄소 원자가 다른 4개의 탄소 원자들과 수평, 수직으로 치밀하게 결합한 구조입니다.

이렇게 탄탄한 구조를 갖기 위해서는 적어도 지하 150km 깊이에서 매우 높은 온도와 압력을 받아야 하며, 오랜 시간 이러한 환경을 견디고 나서야 단단하고 영롱한 다이아몬드가 탄생할 수 있는 것 입니다.

2-2. 건전지에도 탄소가?

탄소는 원자 구성을 어떤 화합물과 적용하느냐에 따라 도체와 절연체 양쪽의 특성을 가집니다. 저희가 1차전지라고 부르는 아연-망간 건전지는 음극은 아연으로 이루어져 있고, 양극은 이산화망간과 탄소 막대로 이루어져 있습니다. 탄소의 도체및 저항성분을 이용한 것으로 흔히 탄소봉을 건저지 중앙에 놓고 +극으로 많이 사용 합니다.

2-3. 혈당측정도 탄소로?

혈당측정기 검사지 혹은 시트지라고도 부르는 이 시료는 탄소로 이루어져 있습니다. 검사지 시료 끝부분에 보면 4개의 줄들이 나와 있는데 이 각줄은 각각의 탄소의 구성 결합에 따라서 저항 성분이 달라 집니다. 즉, 저부분을 측정하고 끝부분에 혈액을 투척하여 저항성분에 값을 읽어 들여서 당을 측정하는 것입니다.

이 외에도 탄소는 철강, 화석연료 저희가 알고 있는 이산화탄소 등 많은 곳에 포함되어있으며, 기술 발전에 따라 탄소는 앞으로도 여러가지 형태로 사용될 것으로 보여 집니다. 지금 까지 쓰임이 많은 비금속 원자 탄소에 대해 알아 봤습니다.