[사이언스 레터] 반지·목걸이, 왜 금으로 만들까

운동 경기를 보면 가장 잘한 선수에게는 금메달을 주고 순위에 따라 은메달, 동메달을 준다. 지구상에는 다양한 금속이 존재한다. 가장 많이 접하는 철부터 구리, 알루미늄, 아연, 나트륨, 칼륨 등 수없이 많은 금속이 있는데 왜 1등을 한 선수에게 금으로 된 메달을 줄까? 게다가 결혼 예물로 주고받는 반지나 목걸이, 귀걸이도 대부분이 금으로 되어 있는데 그건 또 왜 그럴까?

학생들에게 금속의 정의를 물어보면 전기가 잘 통하며 연성과 전성이 있고 광택을 가진 물질이라고 대답하는 경우가 많다. 그런데 이런 대답들은 금속의 성질에 대한 것이고 금속의 정의는 아니다. 금속이란 전자를 잃고 양이온이 되려는 성질을 가진 물질을 말한다. 즉 모든 금속은 전자를 잃으려는 경향을 가지고 있는데 전자를 잃는 과정을 산화라고 한다. 따라서 금속이 반응했다는 말은 전자를 잃는 과정, 즉 산화과정을 거쳐 양이온이 되었다는 것을 의미한다. 공기 중에서 금속이 전자를 잃고 산화되는 과정을 부식된다고 하거나 녹이 슨다고 한다. 금속의 반응성이 크다는 말은 전자를 잘 잃는다는 뜻이고 그만큼 잘 변한다는 말이다.

그런데 금속의 반응성이 가장 작은 금속이 금이다. 즉 금은 오랜 시간이 흘러도 녹슬거나 변하지 않고 산화되지 않는다. 금은 염산이나 황산 등 강산에서도 반응하지 않기 때문에 금이나 백금을 녹일 때에는 왕수라는 진한 질산과 염산의 혼합물을 이용한다. 신석기 시대나 철기 시대의 무덤에서 발견된 장신구나 신라시대의 왕관을 오늘에서도 볼 수 있는 이유는 그 장신구나 왕관이 금으로 만들어졌기 때문이다. 만약 그것들이 철이나 목재로 만들어졌다면 시간이 흐르면서 녹이 슬거나 썩어서 한줌 흙으로밖에는 보지 못했을 것이다.

또한 다른 금속으로 된 목걸이나 귀고리를 했을 때 알레르기 등 부작용이 있는 사람이 금으로 된 제품을 착용했을 때는 아무런 문제가 생기지 않는 것도 결국은 금의 반응성이 작기 때문이다. 땀이나 수분 등에 안정적이기 때문에 우리 몸에 별다른 부작용을 일으키지 않으면서 은은한 광택을 이어가는 것이다. 그러므로 변하지 않을 약속의 징표나 고귀함의 상징으로, 혹은 화폐의 가치를 정할 때 금을 사용하는 것이다.

차정록(차선생 과학아카데미 원장)

▶심층 면접 관련 질문

1. 금속의 사용 순서가 구리, 철, 알루미늄이 되는 이유를 설명하라.

2. 지각 구성 물질을 보면 가장 많은 것이 산소, 규소, 알루미늄, 그리고 철이다. 즉 철보다 알루미늄이 더 많다. 그런데 가격 면에서 알루미늄이 철보다 비싸다. 그 이유는 무엇인가?

3. 금속의 성질을 금속 결합과 연관하여 설명해보라.

4. 금의 반응성이 가장 작은 이유를 말해 보라.