페이지 정보

흙의 본체 - 흙 속에도 대기중 함량과 같은 20%의 산소 있어

흙살림 조회수 1,082회 14-03-22 02:15

본문

흙의 성질-흙의 본체

흙 속에도 대기중 함량과 같은 20%의 산소 있어

신제성(흙살림 이사)

흙은 지각(地殼) 최외각의 풍화된 층으로 그 두께는 나무뿌리가 뻗는 깊이로는 수m에 이르기도 하지만 학문과 실용상에서는 실제로 2m 내외를 대상으로 한다. 흙의 모체인 지각의 암석은 그 구성원소의 무게비율에서 비금속원소인 산소가 45%로 절반 가까이 점유하고 있다. 그 다음으로 규소(27%), 알루미늄(8%), 철(5.8%), 칼슘(5%), 마그네슘(2.8%), 소디움(2.3%), 칼리(1.3%)와 기타원소(2%)로 구성되어 있다. 이렇게 보면 흙을 이루고 있는 몸체는 위의 암석에서 유래한 1% 이상 차지하는 8개원소임을 알 수가 있다.

산소를 포함한 이들 원소의 합은 98%에 이르고 있다. 이같이 산소는 화성암과 현무암의 경우 무게로는 거의 절반을 점유하나 부피로는 90% 이상이며 석영의 98%와 바닷물은 97%로 거의 산소로 이루어져 있다고 해도 과언은 아니다. 이렇듯 산소가 암석과 물에서 절대적인 부피를 점유하는 이유는 산소이온의 지름이 다른 금속이온에 비해 크기 때문이며 조암광물의 산화물로 반드시 들어가게 된다.

지각의 암석에서 흔한 광물로는 화성암에서는 장석(60%), 석영(12%), 휘석과 각섬석(17%), 운모(4%), 기타광물(7%)이며 석영은 규소와 산소의 화합물로 구성원소가 단순하나 장석은 세 종류로 정장석(칼리장석), 조장석(소디움장석), 회장석(칼슘장석)은 각기 알칼리금속과 토금속의 산화물을 함유한 알루미늄과 규소산화물로 구성된다. 휘석과 각섬석은 각각 두 단성분(端成分)의 고용체(固溶體)로 되어있고 구성원소는 산소를 비롯하여 규소, 알루미늄과 철, 칼슘, 마그네슘, 수산기(水酸基) 등으로 구성되어 있다. 운모는 백운모와 흑운모가  대표 종으로 칼리를 주요 원소로 하여 백운모는 규소와 알루미늄과 수산이온으로 구성되고 흑운모는 이에 철과 마그네슘이 추가된다.

우리 주위에서 흔히 보는 화강암의 조암광물은 구성성분이 위의 8대원소를 모두 포함하고 있다. 흙은 암석의 조암광물의 풍화산물로 자갈, 모래, 미사와 점토로 구성되지만 흙은 그 성질을 모암으로부터 그대로 물려받게 된다. 흙의 생성과정에서 조암광물이 분해하면서 입자가 미세한 점토광물이 생성된다. 이 과정에서 입자가 가늘어져 표면적이 늘어나고 광물구조에 있던 원소가 밖으로 빠져 나오는 물리화학적 변화가 일어난다. 점토광물의 생성으로 규소사면체와 알루미늄팔면체가 정렬되면서 규소사면체의 b축면(軸面)의 규소는 산소와 연결되고 알루미늄팔면체에는 산소2개와 수산기(OH)1개의 비율로 결합하게 된다.

이같이 흙의 생성으로 광물입자의 표면적이 넓어지면서 상대적으로 산소의 비중이 증가한다. 흙은 암석의 풍화물인 광물질이 45%, 유기물 5%로 절반을, 그리고 물과 공기가 나머지의 반반씩을 차지하고 있어 부피비율이 실용적이다. 흙에서 광물질에 함유된 산소의 함량은 압도적이며 유기물은 본래 생물에 근원을 두고 있는데다가 산소, 수소와 탄소로 구성되어 있어도 산소의 질량이 상대적으로 높다. 흙속 공극 중 기체인 산소는 대기 중의 함량과 같은 20% 정도가 들어 있고 액상의 물도 산소와 수소로 되어 있지만 질량은 산소가 수소의 8배에 달한다. 사람의 몸도 산소가 65%를 점유한 것에서 보듯이 이 지구상 만물의 근본은 산소원소임을 알 수 있다.   

2007년 8월