포타슘 K

발견의 역사

나무를 태운 재를 물에 우려내고 쇠솥에 졸여 얻은 '포타시(potash)'는 수백 년 동안 비누와 유리를 만드는 데 쓰였다. 화학자들은 이를 더 쪼개지 못했지만, 18세기 말에는 미지 금속의 화합물이라고 의심하는 사람들이 있었다.

1807년 10월 험프리 데이비는 강력한 볼타 전지의 전류를 살짝 적신 수산화 포타슘에 흘렸다. 음극에 작은 금속 방울이 생겼고, 일부는 나타나자마자 불꽃을 내며 탔다. 전기 분해로 분리한 최초의 금속이었다. 조수의 기록에 따르면 데이비는 너무 기뻐 실험실을 뛰어다니며 춤을 추었다고 한다. 며칠 뒤 그는 같은 방법으로 소듐도 분리했다.

이름의 유래

데이비는 원료였던 포타시의 이름을 따서 potassium이라 불렀다. potash는 말 그대로 '솥(pot)에서 얻은 재(ash)'라는 뜻이다. 원소 기호 K는 독일어 등 여러 언어에서 쓰는 이름 kalium에서 왔는데, 이는 '식물의 재'를 뜻하는 아랍어 al-qali에서 유래했고 알칼리(alkali)라는 말도 여기서 나왔다. 한국에서는 독일어식 '칼륨'을 오래 썼으나, 대한화학회가 '포타슘'을 공식 이름으로 정했다.

주요 용도

• 비료: 채굴한 포타슘의 대부분은 주로 염화 포타슘 형태로 농경지에 뿌려져 작물 생장을 돕는다.
• 화학 제품: 수산화 포타슘은 물비누, 알칼리 전지, 바이오디젤 생산에 쓰인다.
• 식품: 염화 포타슘은 저염 소금 대용품으로, 여러 포타슘 화합물은 첨가물과 보존제로 쓰인다.
• 화약·불꽃놀이: 질산 포타슘은 흑색 화약의 성분이고, 과염소산 포타슘은 불꽃놀이의 산화제다.
• 유리: 특수 유리 제조에 쓰이며, 일부 스마트폰 화면 유리는 소듐 이온을 포타슘 이온으로 바꾸는 처리로 강화한다.

동위원소

자연 포타슘에는 안정 동위원소 포타슘-39(약 93.3%)와 포타슘-41(약 6.7%), 그리고 극미량의 방사성 포타슘-40(약 0.012%)이 들어 있다. 포타슘-40은 반감기가 약 12억 5천만 년이며 일부가 아르곤-40으로 붕괴하는데, 이것이 암석의 포타슘-아르곤 연대 측정의 원리다. 포타슘은 필수 원소이므로 모든 사람의 몸에는 포타슘-40이 들어 있고, 이는 우리 몸속 자연 방사능의 주된 원천 가운데 하나다.

생활 속 원소

포타슘 이온은 세포 안에 모여 있고, 세포 안의 포타슘과 바깥의 소듐의 농도 차이 덕분에 신경이 신호를 보내고 심장이 규칙적으로 뛴다. 감자·콩·녹색 잎채소·바나나·말린 과일에 많다. 혈액 속 포타슘이 너무 적거나 많으면 심장 박동이 흐트러질 수 있어, 신장 질환자는 섭취량 조절이 필요한 경우가 많다.

금속 포타슘은 물에 닿으면 불이 붙으므로 기름 속에 보관한다.