pH 지수

레몬즙을 혀에 대면 찌릿할 정도로 시고, 손에 비눗물이 묻으면 미끈미끈해져요. 이렇게 일상에서 만나는 액체들은 저마다 완전히 다른 성질을 품고 있어요. 화학자들은 이 서로 다른 성질의 액체들을 하나의 자에 올려놓고 비교하기 위해 pH 눈금을 만들었어요.

이 눈금의 정중앙이자 기준점은 숫자 7(중성)이에요. 불순물이 없는 깨끗한 순수한 물이 바로 pH 7에 해당하지요. 숫자가 7보다 작아질수록 톡 쏘는 신맛을 내는 산성이 강해지고, 7보다 커질수록 쓴맛과 미끈거림을 가진 염기성이 강해져요.

우리 위 속에 든 위산은 pH 1.5~3.5, 레몬즙은 pH 2 안팎으로 강한 산성이고, 일상에서 마시는 탄산음료는 pH 2~3 정도예요. 반대로 세탁용 세제는 pH 9~10, 찌든 때를 녹이는 하수구 세척제는 pH 13 안팎의 강한 염기성을 띠고 있어요.

pH 눈금을 볼 때 가장 조심해야 할 점이 있어요. pH 숫자가 1에서 2로, 혹은 5에서 6으로 1칸 움직일 때 수소 이온의 양도 1만큼 변하는 게 아니에요. pH는 한 칸 차이가 날 때마다 농도가 무려 10배씩 곱절로 변화해요.

예를 들어 pH 5인 블랙커피에 비해 pH 4인 토마토주스는 산성을 띠는 수소 이온이 10배나 더 많이 들어 있어요. 만약 pH 3인 식초와 pH 5인 커피를 비교한다면, 2칸 차이가 나므로 10의 2제곱, 즉 100배나 차이가 나는 셈이에요.

수치상으로는 1이나 2 같은 작은 차이로 보여도 실제 용액 내부의 환경은 어마어마하게 다른 것이지요. 우리 몸도 이 눈금에 아주 민감해서, 혈액은 pH 7.35~7.45라는 매우 좁은 범위를 늘 지켜야 하고 여기서 조금만 벗어나도 몸에 이상이 생겨요.

우리가 일상에서 쓰는 대부분의 수치는 양이 많아질수록 커져요. 그런데 왜 pH는 수소 이온이 많을수록 숫자가 오히려 작아질까요? 조금 더 정확히 말하면, pH 계산식에 음의 로그(마이너스 부호)가 들어가 있기 때문이에요.

용액 속 수소 이온 농도를 몰 단위로 적으면 일상적인 숫자로 표기하기에 너무나 작은 값이 돼요. 중성인 물 1리터 속에 든 수소 이온은 0.0000001몰처럼 소수점 아래 0이 길게 늘어지거든요. 매번 0을 일곱 개씩 쓰며 소통하는 것은 무척 번거로운 일이었어요.

그래서 과학자들은 0의 자리수를 간단한 정수로 바꾸고, 음수를 없애기 위해 앞에 마이너스(-)를 붙이는 수학적 규칙을 도입했어요. 그 결과 소수점 뒤의 0이 적을수록, 즉 수소 이온 농도가 높고 진할수록 pH 숫자는 반대로 1, 2처럼 작아지게 된 것이랍니다.