반응성 비금속

우리 몸을 이루는 원소

사람 몸 질량의 약 96퍼센트는 산소, 탄소, 수소, 질소라는 단 네 원소로 이루어져 있다. 여기에 인과 황을 더하면, DNA와 단백질부터 지방과 당에 이르기까지 생물을 이루는 거의 모든 분자를 만드는 여섯 원소가 된다. 이 무리의 일곱 번째 원소인 셀레늄은 세포를 손상으로부터 보호하는 효소에 아주 적은 양이 필요하다.

내주기보다 나누기

금속은 전자를 내주려는 경향이 있다. 반응성 비금속은 그 반대다. 바깥 껍질이 거의 차 있어서 전자를 얻거나, 더 흔하게는 공유 결합으로 전자를 나누어 껍질을 완성한다. 두 원자가 전자쌍을 공유하면 서로를 단단히 붙잡게 되며, 이 원소들이 O₂, N₂, H₂O, CO₂ 같은 개별 분자를 이루는 것도 이 때문이다.

그중 으뜸은 탄소다. 나눌 수 있는 전자가 네 개인 탄소는 거의 무한한 길이의 사슬, 고리, 판 모양으로 자기끼리 결합할 수 있어, 유기 화학이 다루는 수백만 가지 화합물을 만들어 낸다.

한 원소, 여러 모습

반응성 비금속 가운데 몇몇은 동소체라 불리는 서로 다른 구조로 존재하며, 그 성질은 놀라울 만큼 다르다.

• 탄소: 가장 단단한 천연 물질인 다이아몬드, 무르고 미끄러운 흑연, 그래핀과 풀러렌
• 산소: 우리가 호흡하는 O₂, 그리고 자외선을 막아 주는 오존(O₃)
• 인: 공기 중에서 빛을 내다 불붙는 백린, 성냥갑에 쓸 만큼 안정한 적린
• 황: 노란 결정, 또는 녹은 황을 물에 부었을 때 생기는 고무 같은 갈색 형태

지구를 지탱하는 순환

이 원소들은 공기, 물, 암석, 생물 사이를 끊임없이 오간다. 식물은 공기에서 이산화 탄소를 끌어와 당으로 바꾸고, 동물과 부패 과정은 이를 되돌려 놓는다. 세균은 공기 중의 질소를 식물이 쓸 수 있는 형태로 고정하며, 20세기 초부터는 하버 공정이 같은 일을 산업적으로 해내 세계가 기를 수 있는 식량을 두 배 넘게 늘렸다. 오늘날 인간 활동은 이 순환들을 지구적 규모로 바꾸고 있으며, 대기에 이산화 탄소를 더하는 것이 그 가장 뚜렷한 예다.