수산화 나트륨
1. 개요
수산화 이온과 나트륨 이온이 결합한 물질로, 가성소다[1]라고도 한다. 화학식은 '''NaOH'''.
대한화학회에서는 '수산화 소듐'이라고 쓰는 것을 권장한다. 나트륨의 원소 기호는 Na이고, 영어 명칭은 Sodium이다. 미국과 독일은 사용하는 원소의 이름이 몇 개 정도 다르고, 세계 과학연구의 중심이 독일에서 미국으로 이동함에 따라 미국 쪽의 용어를 많이 사용하게 되었다. 그래서 원소 기호와 영어 명칭이 맞지 않는 원소가 좀 더 생겼고, 고등학교 때와 대학교 때의 원소 이름이 달라지는 난감함이 생겼다. 대한화학회에서 명명법을 '소듐'으로 바꿨는데, 고2~3은 2009 개정교육과정으로 아직 소듐과 나트륨이 혼용된 때였기 때문에 계속 '나트륨'으로 배운다. 국립국어원에서 정한 표준어도 나트륨이다. '포타슘'으로 명칭이 바뀐 칼륨도 마찬가지다.
2. 특성
녹는점 328℃, 끓는점 1,390℃. 염산이 대표적인 강산이라면 수산화 나트륨은 대표적인 '''강염기'''이다. 일반인들에게 강산의 예시를 들라고 하면 염산, 황산, 그리고 좀 아는 사람이면 질산까지도 말하는 사람도 있지만, 강염기의 예시를 들라고 하면 이거 하나만 알고 있는 경우가 많다. 강산의 경우 저 셋이 모두 저마다의 특성이 뚜렷해서 학교에서 다 따로따로 성질을 공부했지만 강염기 중에선 염기로서의 성질 이외의 특이한 성질을 갖는 녀석은 그다지 없기 때문인 것으로 보인다. 고등학교 화학에서 나오는 강염기는 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 칼슘 정도이다. 수산화 칼륨이 수산화 나트륨과 성질이 매우 비슷하고, 수산화 칼슘은 난용성 물질이나 용해된 적은 전량 이온화하므로 강염기로 취급한다는 사실 정도까지가 고등학교 화학에서 언급하는 전부이다.
강염기의 예시를 이 수산화 나트륨 이외에도 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화바륨까지 들기도 한다. 2족 원소, 수소를 제외한 1족 원소에다가 OH- 붙인 건 대부분 강염기이다. 1족 원소 양이온과 OH-가 결합한 물질은 용해도와 이온화도가 높고, 조해성(위험성 문단 참고)도 있다. 2족에 OH-를 붙인 녀석은 물에 대해 용해도는 그렇게 높진 않지만[2] 일단 녹으면 전부 다 이온화하므로 강염기로 분류한다. 좀 더 파고들면 LiH, NaH, KH, RbH, CsH 등의 초염기도 존재한다.
2.1. 위험성
조해성이 있어 공기 중에 방치하면 공기 중의 수분을 흡수하여 녹아버리기 때문에 외부에 노출시켜 보관해서는 안된다. 화학 실험 시간에 수산화 나트륨을 저울에 달아 본 사람은 이 특성의 끔찍함을 알고 있을 것이다. 수분을 흡수하기 때문에 무게가 원래보다 늘어나 버리며, 서로 엉겨붙어 버리기 때문에 약종이에서 비커로 다 쓸어담는 것이 불가능해진다. 요즘 판매하는 '''제대로 된''' 실험용 수산화 나트륨은 굵은 모래 형태로 만들어놔서 다루기 편해졌다.
물에 용해 시에는 결합 에너지가 열에너지 형태로 방출되어 매우 뜨거워진다. 수산화 나트륨을 물에 녹여 수용액으로 만들어 본 사람은 손난로로 쓸 수 있을 정도의 뜨끈뜨끈함을 느껴보았을 것이다.
수산화 나트륨의 또다른 이름은 가성소다, 양잿물. 특히 15% 희석액은 '''오븐크리너'''라는 상품명으로 부엌일 종사자들 사이에서 널리 알려져 있으며, 청소에 유리한 휘발성 유기용제를 일부 첨가한 상태로 큰 말통에 담겨 업소용 주방기기 세정제로 유통된다. 양잿물은 서양에서 받아들인 잿물이라는 뜻으로, 빨래하는 데 쓰이는 수산화 나트륨을 이르는 말. 엄밀히 말하면 수산화 나트륨의 희석액이다. 잿물은 식물의 재에서 발견되는 성분인 수산화 칼륨이 주성분이다.
수용액은 염산과는 다른 방식의 반응을 하므로 일반적인 금속과는 반응하지 않는다.[3] 염산처럼 화학공학에 있어서 빠지지 않는 대표 물질이기도 하다. 간단한 예로는 비누 제조 등에서 쓰이기도 하며 환경오염을 방지하기 위해서 쓰이기도 한다. 단백질을 녹이는 성질이 있기 때문에 신체가 단백질로 구성된 생명체에게는 극도로 치명적인 맹독 이다.
의외로 수용액은 느리지만 유리와 확실히 반응한다. 수용액을 넣어두고 몇 달 지나면 유리가 허옇게 변하며, 실험실 후드 한구석에 방치된 유리병이나 비커 등이 안개가 낀 것처럼 허옇게 변해 있다면 십중팔구 수산화나트륨 수용액을 넣어두고 방치한 것이다. 따라서 수용액을 보관한다면 유리병에다 담는 것은 부적절하다. 물론 잠깐 담아두는 용도라면 문제없다.
작은 수산화나트륨 알갱이를 손으로 잡고 만지작만지작하다 보면 손에 미끈거리는 수산화나트륨 용액의 물기가 있는 것을 볼 수 있다. 미끈거리는 이유는 손가락 피부의 단백질이 습기를 흡수하여 만들어진 수산화나트륨 용액의 강염기에 의해 분해되고(녹아버리고) 있기 때문이다. 즉 '''녹은 피부 때문이다.''' 게다가 위에서 설명한 특성 때문에 뜨겁고 화끈거려 매우 따갑다. '''안전을 위하여, 만지지 말자.''' 또한 손에 묻었다고 허둥대다가 물에 씻는답시고 숫제 수산화나트륨 수용액을 만들어 제 몸에 손수 끼얹는 바보짓은 하지 말자. 가루가 묻으면 털어내야 한다. 왜냐하면 가루가 묻어있는 표면적은 좁은부분으로 떠있기 때문에 의외로 피부에 닿는 면적이 적다. 가루를 부수거나 물에 녹여서 표면적을 늘리지말자. 실제 사례로, 수산화나트륨(Sodium Hydroxide)과 염화나트륨(Sodium Chloride)을 혼동하여 사고가 발생한 경우도 있다.
수산화나트륨이 피부, 특히 눈이나 입 안에 들어가면 대량의 식염수나 정제수, 없다면 흐르는 수돗물에라도 아주 오랫동안 퍼붓는다는 느낌으로 씻어야 한다. 이건 대부분의 위험한 화학약품이 사람 몸을 오염시켰을 때 취하는 기본적인 대응방법이다.[4] 때문에 일반적인 실험실이나 화학 약품을 다루는 곳에는 안전을 위한 비상용 샤워시설+눈 세척이 가능한 세면대가 반드시 존재한다. 절대 중화반응하겠다고 식초나 신 것으로 된 것을 찾아 헤매지 마라. 오히려 중화반응에 의해 발생하는 열로 조직에 손상이 더 가해지게 되므로 열심히 흐르는 물로 씻어낸 후 즉시 병원에 찾아가도록 한다. 그러지 않으면 피부조직이 괴사하는데 그게 중간에서 멈추지 않고 진피조직까지 계속 괴사해서 뼈까지 도달한다.[5] 이렇게 되면 최소 절제, 최악의 경우 절단해 피부이식까지 한 다음 한동안 입원까지 해야 될 상황까지 갈 수 있다.
학교에서 실험할 때는 시키는 농도대로 '''묽은''' 수산화나트륨 수용액을 만들어서 쓰되 항상 주의하는 것이 가장 안전하다. 중고등학교에서 쓰는 '''묽은''' 용액은 손에 끼얹어도 바로 씻어내면 양호실에 안 가도 될 정도이다.[6] 간혹 Lab Safety 교육 시 중화반응을 이용하라고 교육하는 경우도 있다.[7]
염산과 중화반응을 하는데, Na+와 Cl-, H+와 OH-가 만나 소금물이 된다. 물론 이건 비율을 매우 정밀하게 맞췄을 때의 이야기고, 여전히 위험물질이니 마실 수 없다. 그리고 이는 고등학교 화학 I / II 단골 문제이다. II는 당연히 말할 것도 없고, I에서도 HCl + NaOH에서 비커 안의 이온 모형 동그라미 세모 네모 등을 던져놓고 부피를 주면서 19번 20번으로 출제된다. 분명 똑같이 생긴 거 같은데 분명 안 풀린다. 칸도 좁은데 표 그리고 하려니 아주 죽을 맛. 참고로 산분해간장를 제조할 때도 이 수산화나트륨과 염산의 중화반응을 이용하는데, 탈지대두에 염산을 넣어 가수분해하여 아미노산을 생성시킨 뒤, 수산화나트륨으로 중화시키고 여과하여 만든다.
주방일을 하다보면 간혹 저 수산화나트륨 수용액, 즉 오븐클리너를 오븐청소 및 지저분해진 매장 바닥 청소에 사용하는 경우가 있으며, 일반적인 바닥 얼룩의 경우 해당 용액을 희석하여 분무기로 분사 혹은 직접 부은 후 솔질 몇번이면 처음 바닥공사 진행했을 시점의 색상으로 환원은 가능하지만, 이 경우 기존의 설명과 같이 피부에 해당 용액이 묻는 경우 실제로 피부가 벗겨지며, 흡입 시 형용 못할 고통이 엄습하게 되어 정말 주의를 요망하며, 제빵 혹은 양식 조리로 인해 오븐이 더러워진 경우 달궈진 원액에 실제로 오븐클리너 원액을 직접 퍼부어 내부의 오염부분을 세척하는 경우도 있다보니 해당 종사자라면 참고가 필요하다.[8]
오븐 세척의 경우 업소용일 경우 최소 고온-수분투척-증기발생-2차세정의 목적으로만 해당 용액을 퍼붓다보니 최소 300도 가까이 예열된 오븐에 직접 투액된 용액이 증발/투액시 누액부분이 피부에 직, 간접적으로 닿게 되어 정말 화상을 입은 것처럼 무척 따갑고 통증이 느껴지게 될 것이다. 또한 고온의 오븐 내 직접 투입이 진행되다보니 여기서 발생되는 증기 또한 호흡으로 들이마시게 되며, 비강내 점막 혹은 인후부쪽으로 굉장한 이물감 혹은 작열감이 발생되어 심한 경우 헛구역질 혹은 구토 또한 동반되는점 참고 바라며, 상기된 내용과 같이 피부가 녹아내리게 되어 흐르는 물로 지속적으로 세척하는 경우에도 미끌미끌한 감각이 지속될 수 있으나, 해당 부분에 대해 보다 뽀득뽀득한 감각으로 씻어지길 바라는 마음으로 반복적으로 문지를시 해당 부위의 살점이 그대로 벗겨지게 된다.
혹시라도 주방업무쪽에서 종사하게 되어 이 글을 확인하게 되는 경우, 그리고 해당 근무지에서 오븐클리너를 오븐에 직접 때려박으며 오븐 청소를 하게 된다면 진지하게 다른 업종 및 비슷한 다른 직종으로 이직하길 바란다. 실제로 손이나 팔 등 피부에 해당 원액이 묻는 경우 실시간 박피를 체험할수 있으며 이게 호흡을 통해 호흡기로 들어가게 된다면 더 이상의 설명은...다시 한 번 말하지만 손가락 끝에 살짝 묻은 경우에도 '어 뭐지? 미끌거리네?' 하며 손가락을 문지르는 도중에도 이미 당신의 손가락의 피부가 녹아서 문대지고 있는 상황으로 가볍게 취급되는 일이 없도록 항상 주의를 필요로 한다.
선술된 오븐 투입 후 발생되는 증기만 해도 피부에 닿을시 무척 따가우며 이미 피부에 닿았을 상황이다보면 호흡 통해 점막에도 손상이 있을수 있으며, 제대로 눈을 뜨고 있기 힘들 정도로 눈 또한 피해가 올 수 있다.
이제 만나러 갑니다에서 북한에서 양잿물 사고가 많이 발생한다고 한다. 위험하기 때문에 꽁꽁 숨겨놓는데 이를 '''꿀로 착각해서 먹다 사망한 아이들이 많다고 한다.'''
3. 창작물에서
- 영화 큐브 제로에서, 큐브에 갇힌 한 등장인물이 수산화나트륨 용액이 뿜어져 나오는 함정에 걸려 사망하는 장면이 나온다. 혐오 주의[9]
- 명탐정 코난에서도 범인이 음료수에 이걸 넣어 놓은 걸 알고도 마셔 음독자살을 시도하려 한 캐릭터[10]가 있었다. 실제로도 이를 마시고 자살시도를 하는 이들이 많았는데, 다량을 마신 경우 식도 용해로 인한 과출혈로 피를 토하면서 매우 고통스럽게 죽는다.
- CSI 마이애미에서도 나왔다. 수영장에 수산화나트륨이 가득 뿌려진 곳에 빠졌는데 시신을 보더니 어떤 등장인물은 바싹 튀겨졌다고 표현했다.
- CSI:NY에서도 나왔다. 누군가가 뿌린 수산화나트륨으로 인하여 한 남성의 피부가 녹는 등의 화상을 입어 병원으로 실려가던 도중 사망하는 사건이 있었다.
- 2013년 1월 9일자 네이버 웹툰 이런 영웅은 싫어(61화)에서, 서장에게 깐죽대던 헤이즈가 이것을 실제로 마시고 황천을 구경할 뻔했다.[11] 물론 개그씬이었고, 거기에서도 해당 컷 아래에 작가 주석으로 따라하면 리얼 큰일남이라고 달아놨다.
- 1999년 개봉한 영화 파이트 클럽에서 입술을 이용해 손등에 침을 묻힌 뒤 수산화 나트륨을 퍼부어 손등에 입술모양 흉터를 만드는 짓을 하는 장면이 나온다.
- 페이데이2의 하이스트 중 하나인 쿡오프에서 마약을 제조하는 재료중 하나로 나온다.
- 2010년 리메이크된 내 무덤에 침을 뱉어라에서도 주인공이 범인에게 복수하는 방법으로 양잿물이 담긴 욕조에 담가 살해하는 장면이 나왔다.
- 게임 고스트리콘 와일드랜드에서는 필드보스 중의 한 명인 엘-포졸레로가 실종자의 시체를 처리할 때 양잿물을 쓴다. 참고로 '엘-포졸레로'는 영어로 스튜메이커, 그말인 즉슨...
- 네이버 웹툰 고래별 8화에서 해수가 비밀 유지를 위해 수아에게 먹인다.[12]
- 영화 미드웨이에서 주인공인 리처드 '딕' 베스트가 미드웨이 전투를 나가려고 준비 중 폭격기 내의 산소호흡기를 장착하자 '산소탱크 안에 무언가가 섞였다'며 괴로워했지만 이내 임무를 위해 이를 무시하고 출격하는데 전투가 끝난 후 산소탱크에 섞인 것이 가성소다라는 것을 알아낸다. 리처드는 가성소다가 섞인 산소를 마시면서 하루종일 전투를 했고 항모를 2척이나 격침하는 전과를 세웠지만 전투가 끝난 후 각혈을 하고 제대로 걷지 못해 휠체어 신세까지 지내게 되고 결국 다시는 비행을 할 수 없게 됐다고 한다.
- 드라마 육남매에서 엄마와 고모가 양잿물을 마셔 자살을 하려 했다.
- 영화 더 페이버릿에서 아비게일이 맨손으로 양잿물을 만져 청소를 하다가 화상을 입는다.
- 애니메이션 암살교실에서 살선생님이 이 수산화나트륨을 마신다. 물론 초인이라 모습만 약간 변하고 아무런 타격도 입지 않는다.
4. 여담
생산법으로는 염화나트륨 전해법(소금물 전기분해)[13]과 탄산나트륨의 가성화법[14]이 있다. 예전에는 수은법이라고 해서, 수은을 이용하는 방법이 있었고 순도도 현재 방법에 비해 더 높지만 수은의 유해성과 환경오염 문제 때문에 현재는 사라졌다. 정확히는 흑연이 +, 수은을 -로 하면 나트륨이 수은에 용해된다. 이 나트륨-수은 아말감을 순수한 물에 접촉시키면 수소 기체를 내며 수은과 수산화 나트륨 수용액으로 분리 생성된다.
교과서에는 쓴맛이라 전해지나 사실 그것만으로는 부족하다. '''쓰기는 좀 쓰되 글로 어떻게 다 설명할 수 없는 역겨운 맛과 향'''이 난다. 사실 코를 막고 먹으면 쓴맛이 너무 세기 때문에 잘 느껴지지 않는다. 물론, '''직접 그 맛을 느껴본답시고 마시지 말고 그냥 그렇다니까 그렇다고 믿자. 마시면 큰일난다'''. 과학이 아무리 피를 먹고 자라는 학문이라지만 그게 당신 피가 될 필요는 없다.
의외로 잘 알려져 있지 않은 사실로, 물에 용해될 때 상당한 열과 증기가 발생한다. 수용액을 제조할 때는 가급적 환기가 잘 되는 장소에서 적은 양을 서서히 투입하는 것을 추천한다.
프레즐을 만들 때 표면에 이것을 희석시킨 물을 발라서 색을 낸다. 원래의 프레즐을 구울 내는 온도가 높아서 문제가 없는 듯한데, 이걸 가스오븐에서 내기가 힘들다. 당연히 사용할 때 장갑과 마스크는 필수. 다만, 구하기도 다루기도 비교적 어렵기 때문에, 홈베이킹에서는 탄산수소나트륨(베이킹소다)를 사용하는 것을 권장한다.
수제 천연비누를 직접 만드는 사람들은 주로 가성소다라고 부르며, 좋든 싫든 꼭 사용할 수밖에 없는 물질이다. 이것 때문에 무서워서 때려치운 사람들도 있다고 한다. 실제로 비누제작 강사들도 이걸 다룰 때는 '''반드시 마스크와 장갑을 끼고, 환기가 잘 되는 곳에서 해야하며 [15], 가성소다를 액체에 부어야지 액체를 가성소다에 붓지 말 것'''[16]을 강조한다. 그리고 '''한꺼번에 많이 넣으면 안 된다'''. 실제로 화학공장 등에서 이걸 안 지켰다가 폭발하는 사례도 있었다.
어떤 화학공장에서 사람이 절단되어 죽은 것을 수산화나트륨에 절여 녹인 후 뼈만 묻었다는 말이 있는데 실제로 2009년 멕시코 티후아나에서 마약 카르텔이 납치살해한 시체에 수산화나트륨을 부어 녹인 후 땅에 구멍을 파고 버려 흔적을 없애는 일을 맡아온 사람이 검거되기도 했다.[17]
'공짜라면 양잿물도 마신다'는 속담이 있으며, 이에 대한 바리에이션 드립으로 '공짜라면 양잿물을 염산에 타서 끓여마신다.'라는 말을 하는 사람도 가끔 있는데, 이 경우엔 강염기인 수산화 나트륨과 강산인 염산이 만나 해독이 돼버린다(NaOH + HCl → H2O + NaCl 즉, 소금물이 된다.). 다만 수산화나트륨과 염산 모두 강염기와 강산으로 아주 정밀하게 양이 맞지 않는 이상 강산 또는 강염기 용액이 되버리기 때문에 수산화나트륨과 염산을 혼합한 용액이라고 마셔도 된다는 말은 절대 아니다.[18]
단백질을 녹이는 강알칼리이기 때문에 장난을 쳐서도 안 된다. 양잿물 drink 기사
[1] 가성소다의 어원[2] Ba(OH)2를 제외하곤 앙금으로 취급한다. 보통 OH-에 1족 원소 또는 Ba가 붙으면 강염기라 한다. Ca(OH)2는 잘 안 녹는다.[3] 흔히 알아주납(알루미늄, 아연, 주석, 납)으로 외우는 양쪽성 산화성 금속이 수산화나트륨과 반응하는 대표적인 금속이다. 앞에서 언급한 "오븐크리너"로 업소 주방을 청소하는 상황을 가정해 보자. 주방에 널리고 널린 온갖 스테인리스제 주방기물에는 일절 반응하지 않고 오로지 단백질과 지방만을 녹이던 오븐크리너가, 운 없게도 어디 널브러져 있던 제빵용 알루미늄 시트팬에 잘못 닿아 '''부글부글''' 끓어오르며 훼손되고 마는 것이 바로 수산화나트륨 수용액 - 알루미늄 간 반응이다.[4] 대량의 물로 씻으면 농도가 계속 낮아지면서 희석되기 때문에 강산이나 강염기의 특성을 잃어버리는 원리를 이용한 것이다. 물을 퍼붓는 수준으로 쓰라는 말은 접촉한 양의 1000배~10000배 이상의 물로 씻어줘야 효과가 있기 때문이다.[5] 일반적으로 염산이나 황산같은 우리에게 잘 알려진 산들은 단백질을 분해시키는 작용은 같으나 산은 인체 조직에 대한 침투력이 뛰어나지는 않기때문에 비교적 많이 묻었다고 해도 주로 외상에만 국한되는 반면 염기성은 인체 침투력이 아주 뛰어나기 때문에 당장에 염산이나 황산처럼 외관적인 티가 크게 나지 않아 대충 물로만 행궜다가 수일 후 진피 깊숙히까지 손상이 된 후 내원하는 경우가 많으므로 꼭 철저하게 헹구도록 하자.[6] 대학 등지의 전문 연구실이 아니라면 학교에서는 800배~1000배 희석한 용액을 쓴다. 이정도로 희석하면 pH 테스트지에 산-염기 결과정도는 나타나고 약한 산-염기 반응도 관찰 가능하다.[7] 실험실에서 쓰는 물건은 농담으로라도 절대 마시면 안된다. 사용한 비커같은 실험 기구에 이전에 사용했던 어떤 화학물질이 묻었을지도 모르고, 산-염기 반응이 빠르게 반응하는 편이라지만 화학 평형을 이룰 정도로 완전하게 반응했는지도 알 수 없다. 무엇보다 실험 용액 등은 먹으라고 만든 물건이 아니다.[8] 이러한 현장 등에서 묽은 용액은 잘 안닦인다고 원액을 쓰는 경우는 매우 흔한데, 대표적으로 락스 등이 있다. 하지만 화학적으로 100배까지 희석해도 사실 성능에 별 차이는 없다. 다만 진한 용액의 경우 반응속도가 눈에 보일 정도로 빠르다보니 빨리빨리를 외치는 현장에서 위험성을 간과하고 쓰는 것이다.[9] 단 실제로 수산화나트륨만으로는 영화상처럼 극단적으로 피부가 녹아내리지는 않고 알려진 초강염기인 'tert-Butyllithium'나 'ortho-Diethynylbenzene dianion'정도는 되어야 저정도로 피부가 녹아내린다,[10] 주인공 신이치의 음악선생으로, 다행히 병원으로 옮겨져 수술을 받은 덕에 살아남을 수 있었다. 피해자가 무사한 얼마 안 되는 에피소드들 중 하나.[11] '공짜라면 양잿물도 마신다'라는 속담을 언급하자 실제로 먹여준 것.[12] 수아가 독립운동에 대한 계획을 들었기 때문에 비밀유지를 위해 죽일 수 밖에 없었다.[13] 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2↑ + H2↑[14] Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaCO3↓[15] 진짜 FM대로라면 "퓸 후드"라는, 연구실에서 전문적으로 사용하는 장비를 사용해야 한다![16] 진한 황산을 물에 넣어 희석 시키는 것과 같은 이유로, 열이 많이 발생하여 튀기 때문이다. 황산과는 반대의 염기성이며 강염기이다.[17] 이와 유사한 사례로 1956년 일본에서 가죽 가공 업체 직원이 동료를 살해하고 시체를 원피 처리용 황산통에 넣어서 훼손한 사건이 있었다. 이 사례에서 피해자의 시신은 워낙 훼손이 심해서 골격이 전신의 20% 정도밖에 남지 않았었다고 한다.[18] 화학 실험에서 염산 용액에 수산화나트륨 용액을 조금씩 떨어뜨리며 pH 측정 실험을 하면 중성이라고 할 수 있는 pH 7이 나타나는 구간이 매우 좁다.