신문은 선생님

얼마 전 막을 내린 아이치 나고야 아시안게임. 치열한 경기를 펼친 선수들은 순위에 따라 금·은·동 메달을 목에 걸었습니다. 반짝이는 메달은 아시안게임, 올림픽 같은 대회에서 선수들이 흘린 땀과 노력의 상징이기도 합니다. 그런데 가만히 생각해 보면 궁금한 점이 생깁니다. 세상에는 수많은 금속이 있는데 왜 하필 금·은·동이 메달의 이름이 됐을까요? 이들은 어디에서 왔고, 어떤 성질을 가지고 있을까요?

세 메달의 금속 재료는 닮은 점이 많아요

금과 은은 각각 하나의 금속 원소입니다. 금은 원소 기호 'Au', 은은 'Ag'로 나타내지요. 반면 동은 조금 다릅니다. 동메달의 '동(銅)'은 한자로 구리를 뜻하지만, 실제 동메달은 구리에 주석, 아연 등을 섞은 합금인 청동(Bronze)으로 만듭니다. 구리 외 다른 재료는 대회마다 조금씩 달라요.

금, 은, 구리는 의외로 닮은 점이 많습니다. 먼저 세 금속 모두 특유의 반짝이는 광택을 가지고 있습니다. 금·은·구리는 빛을 잘 반사하는 대표적인 금속이에요. 금속 내부에는 자유롭게 움직일 수 있는 '자유 전자'가 있는데요. 빛이 금속 표면에 닿으면 자유 전자들이 빛에 반응해 진동하면서 빛의 상당 부분을 반사합니다. 덕분에 금속은 반짝반짝 빛나는 것이죠.

또 두드리면 얇게 펼 수 있고, 잡아당기면 가늘고 긴 선으로 늘일 수도 있어요. 금속을 얇게 펼 수 있는 성질을 '전성', 길게 늘일 수 있는 성질을 '연성'이라고 합니다. 특히 금은 전성과 연성이 매우 뛰어나 아주 얇은 금박이나 가느다란 금실로도 만들 수 있습니다. 금속 속 원자들은 서로 단단히 연결돼 있지만, 힘을 받으면 미끄러지듯 자리를 옮길 수 있어요. 이때 원자들 사이의 연결은 유지되기 때문에 쉽게 부서지지 않고 모양이 변할 수 있답니다.

금과 은, 구리는 이처럼 반짝이는 광택이 있고 원하는 모양으로 만들기 쉬워 아주 오래전부터 널리 사용됐습니다. 장신구, 동전 재료 등으로 쓰였지요. 흔히 셋을 '화폐 금속'이라고도 합니다.

전기와 열을 잘 전달하는 것도 세 금속의 중요한 공통점입니다. 은은 금속 가운데 전기를 가장 잘 전달하고, 구리는 전기가 잘 통하면서도 비교적 쉽게 구할 수 있어 전선의 재료로 널리 사용됩니다. 금 역시 전기가 잘 흐르는 데다 표면이 쉽게 변하지 않아 전자 제품의 작고 중요한 연결 부품 등에 이용됩니다.

금의 특별함은 우주에서 시작됐어요

퀴즈를 하나 내볼게요. 금메달에는 정말 금이 있을까요? 정답은 '그렇다'입니다. 하지만 그 양은 적습니다. 은으로 메달을 만든 뒤, 약간의 금으로 도금하는 방식으로 금메달을 만듭니다. 초창기 올림픽에선 실제 금으로만 메달을 만들기도 했지만, 현실적인 비용 문제 때문에 지금은 도금 방식을 사용합니다.

그만큼 금이 유독 귀하다는 뜻이기도 해요. 왜 금은 그렇게 적을까요? 그 이유를 찾으려면 시간을 훨씬 거슬러 올라가, 지구가 만들어지기 전의 이야기부터 살펴봐야 합니다.

오늘날 금·은·구리는 모두 땅속에서 캐내지만, 이 원소들이 처음 만들어진 곳은 지구가 아닙니다. 지구가 생기기 훨씬 전부터 우주에 존재하고 있었지요. 우주가 처음 생겼을 때는 지금처럼 다양한 원소가 많지 않았습니다. 시간이 흐르면서 수많은 별이 생겨났고, 별이 뜨겁게 타거나 폭발하고 천체들이 부딪치는 과정에서 여러 종류의 원소가 만들어졌습니다. 금과 은, 구리 역시 이런 오랜 우주의 변화 속에서 생겨났는데, 세 원소는 처음부터 만들어진 양이 서로 달랐습니다. 구리는 비교적 많은 양이 만들어진 반면 금은 훨씬 적게 만들어졌지요.

또 지구가 만들어지는 과정도 우리가 오늘날 캐내는 금이 적은 데 영향을 줬습니다. 우주의 원소들은 약 46억년 전 지구가 만들어질 때 지구의 재료가 됐는데요. 초기 지구는 매우 뜨거워 안쪽의 많은 물질이 녹아 있었습니다. 이때 철이 지구 중심부로 내려가면서, 철과 잘 섞이는 금 같은 원소들도 상당량 함께 깊숙한 곳으로 이동했대요. 즉 금은 처음부터 양이 적었던 데다 우리가 쉽게 닿기 어려운 지구 내부로 많이 이동해 오늘날 땅 가까이에서 찾을 수 있는 양이 매우 적어진 겁니다.

주변 환경과 반응하는 정도는 서로 달라요

금속은 공기나 물, 주변의 여러 물질과 만나면 화학 반응을 일으킬 수 있어요. 이 과정에서 금속 표면에 새로운 물질이 생기면서 색이나 성질이 달라집니다. 이렇게 금속이 변하는 현상을 '부식'이라고 합니다.

은은 비교적 안정적인 금속이지만, 공기 중에 아주 조금 존재하는 황 성분과는 반응할 수 있습니다. 이때 은의 표면에 검은색의 '황화은'이 만들어지면서 은수저나 은 장신구가 점차 어둡게 보이는 것이지요.

구리는 또 다른 모습을 보입니다. 처음에는 특유의 붉은빛을 띠지만, 오랫동안 공기와 물에 노출되면 산소와 이산화탄소 같은 주변 물질과 여러 차례 반응합니다. 그러면서 표면의 색이 점차 어두워지고, 아주 오랜 시간이 지나면 청록색 막이 생기기도 하지요. 오래된 구리 지붕이나 동상에서 볼 수 있는 이런 초록빛을 '녹청'이라고 합니다.

흔히 금속이 쉽게 부식되거나 녹이 슬 때 '반응성이 크다'고 말하곤 합니다. 반응성이란 다른 물질과 화학 반응을 일으키는 정도를 뜻하는데요. 금속이 산화되는 과정에서는 전자를 잃게 됩니다. 하지만 금은 화학적으로 안정한 금속이어서 일상적인 환경에서 전자를 쉽게 잃지 않고, 공기나 물과도 거의 반응하지 않아요. 그래서 표면에 새로운 물질이 쉽게 만들어지지 않아 오랜 시간이 지나도 본래의 색과 광택을 잘 유지할 수 있답니다.