1. 개요
탄산(炭酸, carbonic acid)은 이산화 탄소가 수화된 산이다. 카보닐산이라고도 한다. 화학식은 H2CO3 또는 O=C(OH)2.[1] 흔히 볼 수 있는 것은 이산화 탄소가 물에 녹았을 때다. 이산화 탄소를 탄산가스라고도 부르는 것은 여기에서 유래된 것이다.[2] 이산화 탄소가 녹은 물은 탄산수라 한다.| CO2 + H2O ↔ H2CO3 |
탄산은 약산으로서 탄산염과 중탄산염의 2가지의 염을 생성한다. 탄산이 많은 상태에서 염기를 넣으면 중탄산염이 생성되고, 염기가 많은 상태에서 탄산을 넣으면 탄산염이 생성된다.
탄산 이온은 CO32-인데, 이로 인해 삼산화 탄소(carbon trioxide, 카본 트라이옥사이드) 드립이 있는데 실제로 그런 물질이 있다. 영어 위키백과 이산화 탄소와 산소원자가 반응하면 생기는 매우 불안정한 물질이라고 한다.
이산화탄소를 녹인 탄산수나 탄산음료를 마시면 트림이 나오게 된다. 이걸 노리고 소화제 대용으로 쓰기도 하나 심미적 효과만 있을 뿐이다.
2. 신체에서
신체의 혈액은 pH 값이 잘 변하지 않아서 웬만큼의 산이나 염기가 추가되어도 pH 7.4 에서 +/-0.05 정도만 변할 뿐이다. 작아보이지만 로그 단위이기에 약 12% 정도의 차이이다. 이런 용액을 완충용액(a buffer solution)이라 하는데, 혈액이 완충용액이 되는 이유는 탄산과 그 염인 중탄산염이 녹아 있기 때문이다.NaOH와 같은 강염기가 첨가되어 수산화 이온(OH-)이 생기면
| H2CO3(aq) + OH-(aq) → HCO3-(aq) + H2O(l) |
HCl과 같은 강산이 첨가되어 H+ 이온으로 인해 옥소늄 이온(H3O+)이 생기면
| HCO3-(aq) + H3O+(aq) → H2CO3(aq) + H2O(l) |
이러한 중탄산염과 탄산은 호흡을 통해 이산화 탄소를 제거하는 과정에서 생성된다. 원래 이산화 탄소의 수화작용(水化作用)은 촉매 없이는 매우 느리다. 그러나 적혈구에는 탄산 탈수 효소가 있어서, 신체 조직의 이산화 탄소가 빠르게 탄산으로 변할 수 있다. 아울러 그 효소는 만들어진 탄산으로부터 수소 이온 하나씩을 분리시켜 중탄산염이 혈액에 녹아 있는 형태로 변환하는 역할도 한다.
| H2CO3 → H+ + HCO3-(중탄산염) |
3. 탄산음료에서
콜라, 사이다 등 탄산음료의 제조공정을 보면 대기압의 수배에 달하는 압력을 가하고 온도를 서서히 낮추는 방법으로 이산화 탄소를 녹이는데, 이 녹은 이산화 탄소의 단지 일부만 탄산으로 전환된다. 그리고 시원한 느낌을 주는 것은 탄산이 아니라 녹아 있는 이산화 탄소이기 때문에 탄산을 만들어 녹이는 것은 아니다. 간단히 말해 탄산은 그냥 산의 한 종류이다.4. 기타
대기 중 이산화 탄소가 바다에 녹아 탄산의 형태로 존재하며, 바다의 생물과 반응하거나 또는 화학적 반응에 의해 퇴적되어 석회암이 된다. 자연적인 탄소 순환의 과정이기도 하며, 석회암 지반이 지배적인 지역이 과거 바다였음을 추측할 수 있게 해주는 기본 원리이다.빗물이나 지하수가 약산성을 띄는 이유 중 하나가 대기 중 이산화 탄소가 녹아 형성된 탄산 때문이다.
현재 한국어에서 사용하고 있는 탄산이라는 단어는 일본어의 탄산(炭酸, たんさん)의 한자를 그대로 차용한 것이다. 조선시대에는 탄산 광천수 등을 매운맛이 난다하여 초수(椒水)로 불렸다. 초정약수가 나는 지역인 초정(椒井)리에 사용되는 초의 한자와 같다. 이유는 당연히 초정약수.
타갈로그어로는 병뚜껑을 의미한다. 말 그대로 'tansan'이다. 하지만 유래는 역시 일본어의 탄산(炭酸, たんさん)이다. 19세기 후반 영국인 Clifford Wilkinson이 탄산음료 회사인 Wilkinson Tansan Mineral Water를 일본에 설립하였고, 이 회사가 20세기 초 필리핀에 진출하며 금속제 병뚜껑으로 된 탄산수를 선보였는데, 당시 필리핀에 처음 선보인 병뚜껑 재질로 필리핀 사람들에게 생소했던 tansan이라는 단어가 현재는 병뚜껑이라는 의미로 바뀌어 사용되고 있다. 상표의 보통명사화 사례 중 하나.