국제 당도 눈금
SI 밖의 단위 · 양: 편광면의 회전각에 따른 자당 함량
설탕 용액은 빛의 편광면을 돌릴 줄 알며, 그 회전은 녹아 있는 자당의 양에 비례한다. 그러므로 관을 통해 빛을 비추고 검광자를 몇 도 돌려야 했는지 보면 그만이다. 이 발견은 비오의 것으로 1815년에 이루어졌고, 장사가 이것에 매달린 까닭은 광학이 어떤 비중계도 답하지 못하는 물음에 답하기 때문이다. 곧 시럽 속에 자당이 얼마나 있는가이지, 녹은 것 일반이 아니다.
여기서 같은 시료를 밀도로 재는 브릭스 도와의 아름다운 짝이 생긴다. 브릭스는 녹아 있는 것을 모두 본다 — 자당, 전화당, 염류, 색소를. 이에 견주어 편광은 거의 자당에만 응답한다. 그러므로 두 수의 차야말로 사는 이가 값을 치르고 싶어 하지 않는 섞인 것이다. 이 두 수의 비를 공장에서는 순도라 부르며, 한 짐의 값을 정하는 것은 단맛 자체가 아니라 바로 그것이다.
01 · 정의
국제 당도 눈금의 백 도는 정상 칭량에 주어졌다. 순수한 자당 26.000 그램을 녹여 백 밀리리터로 채우고, 이십 섭씨도에서 이백 밀리미터 길이의 관을 통해 빛을 비춘다. 이런 시료는 나트륨의 노란선으로 비추면 편광면을 34.626 도 돌리며, 눈금 전체는 이 각을 백으로 잡아 백 등분한 것에 지나지 않는다.
편광을 돌리는 능력을 선광성이라 하며, 그것은 자당의 분자가 제 거울상과 겹치지 않는다는 데 기댄다. 회전은 농도에도, 용액 속을 지나는 길의 길이에도 비례하고, 그 비례 계수를 비선광도라 부른다. 자당에서는 플러스 육십육 점 오이며, 플러스는 오른쪽으로의 회전, 곧 광선을 마주 보는 관찰자에게 시계 방향을 뜻한다.
다만 단서는 어떤 약정된 눈금에서와 꼭 같은 만큼 있다. 비선광도는 파장에 달려 있으므로 기호에는 문자 D가 서 있다 — 나트륨의 노란선이다. 하기야 요즘의 당도계는 수은의 초록선으로 비추며, 거기서는 백 도에 이미 40.777 도의 회전이 대응한다. 온도에도, 시료 자체의 농도에도 달려 있어 ICUMSA의 표는 보정을 따로 싣고, 관은 항온조에 둔다.
따로 미묘한 점은, 기기가 세는 것이 자당이 아니라 용액 속에 있는 모든 것의 회전을 더한 값이라는 데 있다. 섞인 것이 광학적으로 활동하지 않는 동안 읽음은 정직하지만, 자당이 포도당과 과당으로 갈라지자마자 회전은 떨어지고 부호마저 바뀐다. 과당이 왼쪽으로 돌리는 힘이 포도당이 오른쪽으로 돌리는 힘보다 크기 때문이다. 이 현상을 전화라 부르며, 두 측정의 차로 자당을 구하는 방법 전체가 그 위에 세워져 있다.
미끄럼쇠는 시료에 통틀어 얼마나 녹아 있는지를 정하고, 단추는 거기 녹은 것이 무엇인지를 고른다. 비중계와 굴절계는 모든 것을 한결같이 세어 브릭스 도를 주고, 편광계는 거의 자당에만 응답하여 당도 눈금의 도를 준다. 그러므로 두 막대 사이의 틈이야말로 아무도 값을 치르지 않을 비당분이다.
자당이 성한 동안 회전은 그 양과 함께 오른쪽으로 커진다. 그러나 부서지면 한 물질에서 둘이 생겨 서로 다른 쪽으로 돌린다. 포도당은 오른쪽으로 쉰셋, 과당은 왼쪽으로 아흔둘. 그리하여 합은 음으로 떨어진다. 바로 이 부호의 바뀜 때문에 현상은 전화라 이름 지어졌고, 그 앞뒤 회전의 차 위에 클레르제 법이 세워져 있다.
02 · 환산
기기가 보인 값을 넣으십시오
광학 안에서 환산은 정확하다. 눈금의 한 도란 각을 상수로 나눈 것에 지나지 않기 때문이다. 어림이 시작되는 곳은 광학에서 질량으로 넘어가는 자리다. 농도는 각에서 그램 매 밀리리터로 얻지만, 질량 백분율은 용액의 밀도를 요구하며 그것은 표에서 가져온다.
관의 길이는 지면의 세밀한 맞춤에서 바꿀 수 있다. 흔히는 이백 밀리미터이나, 빛깔이 짙은 시럽에는 백을, 매우 묽은 용액에는 사백을 쓴다.
이 눈금을 실제로 지키는 것은 석영 검정판이다. 자당은 표준에 맞지 않는다. 물을 끌어들이고 흐려지며 저절로 천천히 전화하기 때문이다. 석영은 제 구조의 힘으로 빛을 돌리고 해가 가도 변하지 않는다. 그러므로 당도계는 설탕이 아니라 같은 눈금의 도로 증명된 판으로 검정한다.
| 값 | 비고 | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · 크기의 차수
비선광도: 왼쪽과 오른쪽04 · 측정 기기
설탕은 무엇으로 재는가
기기는 꾀 있게 지어졌다. 각을 곧바로 재는 대신 석영 쐐기의 반대 회전으로 용액의 회전을 지우고, 시야가 고르게 될 때까지 쐐기를 민다. 눈금은 그때 당도 눈금의 도로 곧바로 새겨져 있으므로, 다루는 이는 셈할 일도 표를 들출 일도 없다.
화학자의 두루 쓰는 기기. 눈금은 정직하게 각도로 새겨졌고, 광원은 바로 그 D선을 지닌 나트륨 등이다. 이것으로 설탕만이 아니라 광학적으로 활동하는 어떤 물질의 회전도 재므로, 비선광도의 표 값은 모두 바로 이 기기에서 얻어진 것이다.
이웃 눈금의 기기들. 하나는 프리즘 면에서 광선의 굴절을 붙잡고, 다른 하나는 그저 아는 부피를 달 뿐이며, 둘 다 브릭스 도, 곧 녹아 있는 것 모두의 합을 준다. 이들 없이는 편광이 분모 없는 수로 남는다. 한 짐의 순도는 한 읽음의 다른 읽음에 대한 비로 셈하기 때문이다.
저마다의 당을 따로 세는 유일한 기기. 시료를 관에서 갈라 자당·포도당·과당 각각의 봉우리를 얻는다. 다툼이 있는 짐이나 실험실 중재에서 믿는 것은 바로 이것이며, 편광이 장사에 남는 까닭은 한 분 안에 답을 내고 시약도 관도 요구하지 않기 때문이다.
05 · 표기 규칙
회전의 부호가 그 크기보다 무겁다
눈금의 도는 대문자 라틴 문자를 붙여 쓰고, 값은 빈칸으로 떼어 놓는다. 비선광도에서는 부호가 없어서는 안 된다. 그것이 없으면 면이 어느 쪽으로 도는지 알 수 없기 때문이다. 기호에는 파장과 온도도 밝힌다. 문자 D는 나트륨의 노란선을, 위첨자는 이십 섭씨도를 맡는다. 당도 눈금의 도는 순수한 용액에 대해서조차 브릭스 도와 등호로 묶어서는 안 된다. 수는 일치할 수 있으나 재는 것이 다르다.
둘째 적음은 부호를 빠뜨렸고, 그것이 없으면 양은 뜻의 반을 잃는다. 자당과 과당의 다름은 수보다 오히려 방향에 있다. 셋째는 편광과 밀도 사이에 등호를 놓지만, 수의 일치는 순수한 자당에서만 있을 수 있고 아무것도 증명하지 않는다. 넷째는 두루뭉술하게 「설탕」을 말하나, 편광계가 보는 것은 자당뿐이며 전화당은 반대 부호로 세니 곧 빼는 것이다.
06 · 이웃 단위
가장 가까운 겨레는 브릭스 도 — 같은 시료를 밀도로 읽는 것 — 와, 똑같이 지어졌으되 맥주 맥즙을 위한 플라토 도이다. 두 눈금 다 「통틀어 얼마나 녹았는가」에 답하고, 당도 눈금은 「그 가운데 얼마가 자당인가」에 답한다. 그러므로 공장에서는 늘 둘을 나란히 둔다.
자당뿐
모든 고형분
한 짐의 순도
Simetrium의 자료표 가운데 곁에 있는 것은 Brix 도 와 Plato 도, 비중계의 눈금들 °Bé / °Tw / °API, 거기서는 같은 밀도를 석유업의 방식으로 읽으며, 알코올 도수, 발효 뒤 설탕이 가는 곳, 그리고 kg/m³로 나타낸 밀도 이 모든 눈금의 공통된 바탕으로서.
07 · 역사 부문
빛의 회전에서 한 짐의 값까지
장바티스트 비오는 편광면을 돌리는 것이 결정만이 아니라 용액이기도 하다는 것, 그리고 회전의 크기가 농도와 함께 커진다는 것을 알아냈다. 그때 화학의 풀이는 없었으나, 광학이 시료를 부수지 않고 물질 속을 들여다볼 수 있다는 것이 곧바로 뚜렷해졌고, 이는 이론 자체보다 무거운 일로 드러났다.
카를 벤츠케는 기기를 각도가 아니라 곧바로 설탕의 백분율로 새길 생각을 해냈고, 어떤 정해진 칭량의 회전을 백으로 잡았다. 다루는 이는 그 뒤로 셈할 일도 광학을 알 일도 없어졌다. 운송장에 옮겨 적을 수 있는 수를 읽을 뿐이었고, 설탕 공장은 제 첫 참된 측정 기기를 얻었다.
클레르제는 자당이 갈라질 때의 부호 바뀜이 걸림돌이 아니라 연장임을 깨쳤다. 시료를 전화 앞뒤로 재면 회전의 차는 오직 자당에만 달리고, 용액 속 나머지는 모두 서로 지워진다. 이중 편광의 방법은 공장의 흐린 시럽에 대해서도 읽음을 단번에 믿을 만하게 만들었다.
나라마다의 눈금은 몇 백 해 동안 셋째 자리에서 갈렸으나, 국제 당 분석 통일법 위원회가 그것들을 하나로 모아 백을 정상 칭량과 수은의 초록선에 묶었다. 그 뒤로 원당의 선물 계약은 이 도로 쓰이며, 십분의 일 도의 웃돈은 런던에서나 상파울루에서나 같은 뜻을 지닌다.
당도 눈금을 지키는 것은 석영이지 설탕이 아니다
이런 눈금의 표준은 자당 자체여야 할 듯하나, 그 소임에는 도무지 맞지 않는다. 자당은 공기에서 물을 끌어들이고 티끌만 한 섞임에도 흐려지며 저절로 갈라지고, 그 용액은 손꼽을 며칠만 산다. 석영은 이와 달리 제 구조의 힘으로 편광면을 돌리고 해가 가도 변하지 않으며 칭량도 플라스크도 요구하지 않는다. 그러므로 당도계는 같은 눈금의 도로 증명된 석영판으로 검정한다.
그러니 설탕의 이름을 얻고 설탕 장사를 위해 생각해 낸 양이 광물에, 파장에, 관의 꼴에 묶여 있는 셈이다. 정작 설탕 자체는 이 사슬의 끝에서야, 기기가 시료를 볼 때에야 나타난다. 바로 이런 얼개가 이것을 자연의 상수가 아니라 약정된 눈금으로 만든다. 여기서 되살리는 것은 설탕이 아니라 기기들 사이의 일치이며, 그러므로 ICUMSA가 고쳐 쓰는 것은 자연이 아니라 절차이다.
목록 · 측정 단위
양마다 하나의 자료표
SI 기본단위 일곱, 고유한 이름을 가진 유도단위 스물둘, 그리고 그것 없이는 기술도 달력도 굴러가지 않는 계 밖의 양들.