14세기에 한 연금술사가 놀라운 발견을 했습니다. 질산과 염화암모늄(당시 암모니아수라고 불림)을 섞으면 금, 백금, 그리고 다른 귀금속을 용해할 수 있는 연기가 나고 부식성이 강한 용액이 생성되었습니다. 이 용액은 왕수(aqua regia) 또는 "왕의 물"이라고 불렸습니다.
이는 철학자의 돌을 발견하는 여정에서 중요한 돌파구로 여겨집니다. 철학자의 돌은 사람들이 생명의 영약을 만들고 납과 같은 비금속을 금으로 바꿀 수 있다고 믿는 신화적인 물질입니다.
갓 만든 왕수. (사진: 위키피디아)
연금술사들은 결국 이 작업에는 실패했지만, 왕수(현재는 질산과 염산을 섞어 생산)는 여전히 금속을 에칭하고 실험실 유리기구에서 금속과 유기 화합물의 흔적을 제거하는 데 사용되고 있으며, 볼윌 공정에서 금을 99.999% 순도로 정제하는 데에도 사용됩니다.
2차 세계대전의 기이한 사건으로, 부식성 액체가 훨씬 더 극적인 사건에 사용되어 한 화학자가 동료의 과학적 유산을 나치로부터 구하는 데 도움이 되었습니다.
1930년대 후반, 나치 독일은 곧 시작될 침략 전쟁을 위해 금이 절실히 필요했습니다. 이 목표를 달성하기 위해 나치는 금의 국외 반출을 금지했고, 유대인 박해가 계속되자 독일군은 유대인 가정과 다른 박해받는 집단으로부터 막대한 양의 금과 귀중품을 압수했습니다.
압수된 물품 중에는 독일 과학자들이 수상한 노벨상 메달도 있었는데, 이들 중 많은 수가 유대인 혈통 때문에 1933년에 해고된 사람들이었습니다.
노벨 금메달. (사진: AFP)
저널리스트이자 평화주의자 인 카를 폰 오시에츠키가 투옥되어 1935년에 노벨 평화상을 수상한 후, 나치는 모든 독일인이 노벨상을 받거나 보유하는 것을 금지했습니다.
금지 조치의 영향을 받은 독일 과학자 중에는 막스 폰 라우에와 제임스 프랑크가 있습니다. 폰 라우에는 결정의 X선 회절 연구로 1914년 노벨 물리학상을 수상했고, 프랑크와 그의 동료 구스타프 헤르츠는 전자의 양자적 성질을 확인한 공로로 1925년 노벨 물리학상을 수상했습니다.
1933년 12월, 유대인이었던 폰 라우에는 새로 제정된 공무원 복직법에 따라 브라운슈바이크 연방물리기술연구소의 자문위원직에서 해임되었습니다. 프랑크는 이전 군 복무로 인해 이 법 적용에서 면제되었지만, 1933년 4월 항의의 표시로 괴팅겐 대학교에서 사임했습니다.
1944년 핵분열을 발견한 공로로 노벨 화학상을 수상한 물리학자 오토 한과 함께 폰 라우에와 프랑크는 1930년대와 1940년대에 박해받던 수십 명의 동료가 독일에서 이민할 수 있도록 도왔습니다.
나치가 노벨 메달을 압수하는 것을 원치 않았던 폰 라우에와 프랑크는 1922년 노벨 물리학상을 수상한 덴마크 물리학자 닐스 보어에게 메달을 안전하게 보관해 달라고 보냈습니다. 보어가 코펜하겐에 설립한 물리학 연구소는 오랫동안 나치 박해를 피해 온 난민들에게 안전한 피난처였습니다. 연구소는 미국 록펠러 재단과 긴밀히 협력하여 독일 과학자들에게 임시직을 찾아주었습니다. 그러나 1940년 4월 9일, 아돌프 히틀러가 덴마크를 침공하면서 모든 것이 바뀌었습니다.
독일군이 코펜하겐을 진군하여 물리학 연구소를 포위하자, 보어와 그의 동료들은 딜레마에 직면했습니다. 나치가 프랑크와 폰 라우에의 노벨 메달을 발견하면 두 과학자는 체포되어 처형될 것이었습니다. 안타깝게도 이 메달은 오늘날의 노벨 메달보다 더 무겁고 컸기 때문에 숨기기가 쉽지 않았습니다. 수상자들의 이름도 뒷면에 눈에 띄게 새겨져 있어, 프랑크와 폰 라우에에게는 순금으로 만든 사형 집행 영장이나 다름없었습니다.
절박한 상황에 처한 보어는 자신의 연구실에서 함께 일하던 헝가리 화학자 게오르크 드 헤베시에게 도움을 요청했습니다. 1922년, 드 헤베시는 하프늄 원소를 발견했고, 이후 방사성 동위원소를 추적자로 사용하여 동식물의 생물학적 과정을 추적하는 데 선구적인 역할을 했습니다. 이 연구로 그는 1943년 노벨 화학상을 수상했습니다. 처음에 드 헤베시는 메달을 땅에 묻자고 제안했지만, 보어는 독일인들이 메달을 찾기 위해 물리학 연구소 부지를 파헤칠 것을 알고 즉시 그 제안을 거부했습니다. 그래서 드 헤베시는 해결책을 생각해냈습니다. 바로 메달을 왕수에 녹이는 것이었습니다.
왕수는 질산과 염산을 혼합하여 금을 용해할 수 있지만, 두 가지 화학 물질만으로는 용해할 수 없습니다. 질산은 일반적으로 금을 산화시켜 금 이온을 생성하지만, 용액이 빠르게 포화되어 반응이 중단됩니다.
염산을 질산에 첨가하면 반응으로 니트로실클로라이드와 염소 가스가 생성되는데, 둘 다 휘발성이며 용액에서 증기로 빠져나갑니다. 이러한 생성물이 많이 빠져나갈수록 혼합물의 효과가 떨어지므로, 왕수는 사용 직전에 준비해야 합니다. 금을 이 혼합물에 담그면 니트로실클로라이드가 금을 산화시킵니다.
그러나 염산의 염화물 이온은 금 이온과 반응하여 염화금산을 생성합니다. 이렇게 하면 용액에서 금이 제거되어 용액이 포화되는 것을 방지하고 반응이 계속 진행됩니다.
막스 폰 라우에와 제임스 프랑크 - 나치를 속여 노벨 금메달을 탕진한 두 과학자. (사진: 위키미디어 커먼즈)
하지만 이 방법은 효과가 있었지만, 시간이 너무 오래 걸렸습니다. 드 헤베시가 메달을 왕수가 담긴 유리 비이커에 담그자마자 메달이 녹을 때까지 몇 시간씩 기다려야 했습니다. 그러는 동안 독일군은 그 어느 때보다 더 가까이 다가오고 있었습니다.
그러나 결국 금메달은 사라지고, 비이커 속 용액은 분홍색으로 변한 다음 짙은 주황색으로 변했습니다.
일을 마친 드 헤베시는 비커를 실험실 선반에 올려놓고 수십 개의 다른 밝은 색깔의 화학 비커들 사이에 숨겼습니다. 놀랍게도 이 계략은 성공했습니다. 독일인들은 물리학 연구소를 샅샅이 뒤졌지만, 드 헤베시의 선반 위에 놓인 주황색 액체가 담긴 비커가 있을 거라고는 전혀 생각하지 못했습니다. 그들은 그것이 그저 무해한 화학 용액일 뿐이라고 생각했습니다.
유대인이었던 조지 드 헤베시는 1943년까지 나치 점령 하의 코펜하겐에 머물렀지만, 결국 스톡홀름으로 도피할 수밖에 없었습니다. 스웨덴에 도착하자마자 노벨 화학상을 수상했다는 소식을 접했습니다. 스웨덴 노벨상 수상자 한스 폰 오일러헬핀의 도움으로 드 헤베시는 스톡홀름 대학교에 취직하여 1961년까지 재직했습니다.
나중에 코펜하겐 연구실로 돌아왔을 때, 드 헤베시는 용해된 노벨 메달이 담긴 왕수 병을 발견했는데, 그 병은 그가 메달을 놓아둔 바로 그 자리에 그대로 선반 위에 그대로 놓여 있었습니다. 드 헤베시는 염화제이철을 사용하여 용액에서 금을 침전시켜 스웨덴 노벨 재단에 기증했고, 재단은 이 금을 프랑크 메달과 폰 라우에 메달을 재주조하는 데 사용했습니다. 메달은 1952년 1월 31일 시카고 대학교에서 열린 기념식을 통해 원래 주인에게 반환되었습니다.
금메달을 해체한 것은 사소한 일이었지만, 조르주 드 헤베시의 영리한 행동은 나치에 대한 수많은 저항 행위 중 하나였으며, 이를 통해 연합군의 최종 승리와 유럽의 파시즘 붕괴를 보장하는 데 기여했습니다.
왕수는 금을 용해할 수 있는 유일한 화학물질로 여겨지지만, 이는 완전히 정확한 것은 아닙니다. 왕수에는 액체 금속인 수은이라는 또 다른 원소가 관여하기 때문입니다. 수은은 거의 모든 금속과 혼합되면 금속의 결정 구조에 침투하여 혼합되어 아말감이라는 고체 또는 페이스트 형태의 물질을 형성합니다.
이 공정은 광석에서 은과 금을 채굴하고 정련하는 데에도 사용됩니다. 이 공정에서는 파쇄된 광석을 액체 수은과 혼합하여 광석 내부의 금이나 은을 용출시켜 수은과 혼합합니다. 그런 다음 수은을 가열하여 증발시키고 순수한 금속만 남깁니다.
(출처: Tin Tuc 신문/todayifoundout)
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