세탁 세제에도, 유리에도 들어가는 탄산나트륨은 어떤 물질일까? 오늘날 얇은 노트북과 손바닥만 한 스마트폰은 트랜지스터 덕분에 만들 수 있었단다. 과학마녀 일리가 설명해 줄게!

탄산나트륨은 나트륨(Na) 두 개와 탄소(C) 하나, 산소(O) 세 개가 결합해 만들어진 화학 물질이에요. 흰색 가루 형태로, 화학식은 Na2CO3와 같이 써요. ‘소다회’나 ‘세탁소다’라고도 하죠.

탄산나트륨이 물에 녹으면 물 속에 수산화 이온(OH-)이 생겨요. 물에는 수소 이온과 수산화 이온이 조금씩 들어 있는데, 수산화 이온(OH-)이 수소 이온보다 많을 때 염기성을 띤다고 해요. 염기성 물질이 기름과 반응하면 기름을 이루는 지방 성분이 물에 녹아 씻겨 내려갑니다. 그래서 탄산나트륨은 세탁 세제나 주방 세제처럼 물에 녹여 기름때를 제거하는 제품의 주요 성분으로 사용돼요.

탄산나트륨은 유리를 만드는 데도 쓰여요. 유리는 모래에 든 이산화규소를 약 1700°C의 높은 온도에서 녹여 만들어요. 그런데 모래에 탄산나트륨을 섞으면 녹는 온도가 1000℃ 이하로 낮아져서, 이산화규소만 있을 때보다 더 적은 에너지로 유리를 만들 수 있죠.

탄산나트륨 공장에선 염화나트륨 용액에 암모니아와 이산화탄소를 넣고 탄산수소나트륨을 만든 뒤, 이를 가열해 탄산나트륨을 얻어요. 자연에서도 탄산나트륨을 볼 수 있어요. 탄자니아의 ‘나트론 호수’는 근처 화산 활동으로 흘러든 탄산염과 나트륨 성분이 만나 탄산나트륨이 풍부한 곳이에요. 이곳의 호숫물은 강한 염기성을 띠어 대부분의 생물에게 위험해요. 일상에서도 탄산나트륨이 들어간 세제 등을 만진 뒤에는 눈이나 피부에 닿지 않게 손을 씻어야 한답니다.

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탄산나트륨이 풍부한 나트론 호수.

▲박동현

트랜지스터는 전기의 흐름인 전류를 조절하는 전자 부품이에요. 전기를 켜고 끄는 ‘스위치’ 역할과 약한 전기 신호를 크게 키우는 ‘증폭기’ 역할을 하죠.

트랜지스터가 전기의 흐름을 조절할 수 있는 건 반도체를 재료로 썼기 때문이에요. 반도체는 전기가 항상 흐르는 도체나, 전혀 흐르지 않는 부도체와 달리. 조건에 따라 전기가 흐르기도 하고 막히기도 해요.

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트랜지스터.

이런 반도체의 성질을 이용해 트랜지스터에 전기가 들어오고 나가는 부분, 그리고 그 흐름을 조절하는 부분을 만들 수 있어요. 흐름을 조절하는 부분에 아주 작은 전기 신호를 주어 전기의 흐름을 열거나 막을 수 있죠. 트랜지스터를 포함해 여러 전자 부품이 연결되어 전자 회로를 이루고, 이 회로를 따라 전기 신호가 따라 움직여요. 트랜지스터가 전기를 켜고 끄는 동작을 반복하면서 회로는 정보를 처리해요.

1947년 트랜지스터가 발명되기 전에는 진공관이 트랜지스터와 같은 역할을 했어요. 전구와 비슷하게 생긴 진공관은 공기가 없는 유리관 안에서 금속 필라멘트를 가열해 전자를 이동시키는 방식으로 전기 흐름을 조절했어요. 필라멘트를 달구는 시간이 필요했고, 뜨거운데다 부피도 컸어요.

진공관보다 훨씬 작고 빠른 트랜지스터가 등장하면서 전자기기는 점점 작아졌어요. 트랜지스터를 비롯한 전자 부품을 빽빽하게 새겨 만든 조각을 칩이라고 해요. 스마트폰 속 손톱만 한 칩 하나에는 수백억 개의 트랜지스터가 들어가 있답니다.

탄저병 백신의 개발