8 O
  • Name OXYGEN (산소)
  • Symbol O
  • Atomic No. 8
  • Atomic weight 15.999
Properties (물성)견적문의
  • Melting Point-218.9℃
  • Boiling Point-182.97℃
  • Density1.429g/l (0℃ 1atm)
  • Electronegativity3.5 Pauling's
  • Critical Temperature-118.8℃
  • Critical Pressure49.7 atm

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주기율표 제16족에 속하는 원소. 암석은 산소와 다른 원소의 결합체라고 생각되며, 물은 그 90 % 정도가 산소이며, 화합물로서 지각(두께 16 km)의 45 %, 해수(海水)의 86 % 정도나 된다. 또 유리(遊離)상태의 산소, 분자상태의 산소는 대기 중 20.95부피 %나 함유되어 있다. 지구상에 가장 많이 존재하는 원소(O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,...)이다. 녹색식물은 광합성의 결과로 생긴 부산물로서 분자상태의 산소를 방출하는데, 현재 대기 중에 함유되어 있는 산소는 녹색식물이 지구상에 나타나고 나서 생긴 것이라고 한다. 대기 중 동위원소의 조성은 16O, 18O, 17O가 각각 99.7628 %, 0.20004 %, 0.0372 %이다.

 

 <발견의 역사> 스웨덴의 K.W.셸레와 영국의 J.프리스틀리에 의하여 각각 독립적으로 발견되었다. 셸레는 1772년 잘게 부순 연망간석을 진한 황산에 녹이고 가열하여 산소를 얻는 데 성공하였다. 프리스틀리는 74년에 집광(集光)렌즈로 태양광선을 모아 적색산화수은에 쬐어 산소를 얻었다. 그러나 셸레는 실제로 산소를 얻었으면서도 이것과 플로지스톤설(說)과의 조화 통일을 도모하려고 하여 올바른 판단을 못하였다. 한편 프리스틀리도 그가 만든 기체가 물에는 불용성이고, 격렬한 지연성(支燃性)을 가지며, 호흡을 돕는 등의 성질이 있다는 것을 확인하였지만, 연소가 분해작용이라는 플로지스톤설에서 벗어나지 못하고 중대한 실험결과를 살리지 못하였다. 그 후 프랑스의 A.L.라부아지에는 프리스틀리의 연구를 충분히 검토하여 프리스틀리가 한 실험을 반대로 실시하였는데, 밀폐기 속에서 수은을 가열하여 적색 물질을 만들어 공기의 부피 감소를 보고, 다음에 이 적색 물질을 꺼내어 가열하고 생긴 기체의 성질이 지연성이 있는 것을 발견하여 플로지스톤설과는 다른 새로운 연소설(燃燒說)을 수립하였다. 또 83년, 수증기를 가열한 철의 충전물에 통과시켜 물의 분석을 실시하였는데, 라부아지에는 이 새로운 기체 속에서 연소생성물의 대부분이 산의 성질을 가지는 사실에서 그리스어의 ‘신맛이 있다’는 뜻의 oxys와 ‘생성된다’는 뜻의 gennao를 합쳐 oxyg뢮e이라고 이름 붙였다. 산소의 발견은 화학사상(化學史上) 대단히 중요한 사건이었으며, 그 때까지 유물론의 관점에서 이론을 세우려 해도 플로지스톤설에 의하여 관념론에 빠져버리던 화학이 산소의 발견에 의하여 참된 유물론으로 탈피하는 실마리를 얻었다고 할 수 있다.

 

 <성질> 상온·상압에서는 무색·무미·무취의 기체이다. 2원자분자 O2로 이루어지며 표준상태에서 1ℓ의 무게는 1.429 g, 물 1부피에 대하여 0 ℃에서 0.0491부피, 20 ℃에서 0.0311부피가 녹는다. 임계온도 -118.8 ℃, 임계압력 49.7 atm이다. 액체·고체에서는 담청색을 띠며, 액체의 비중 1.118(-183 ℃), 고체의 비중 1.416(-252.5 ℃)이다. 상자성(常磁性)이기 때문에 산소분자 O2는 단순한 이중결합이 아니고 1개의 단결합과 2개의 3전자결합으로 되어 있다고 생각된다. O-O의 평균거리는 1.208 A이다. 공기 중에서 무성방전(無聲放電)을 하거나, 원자외선을 조사하면 동소체인 오존 O3이 생성된다. 또 산소를 강하게 가열하면, 예를 들면 3,000 ℃에서는 원자상태의 산소를 약 6 % 생성한다. 대단히 활발한 원소로 비활성기체의 일부(헬륨·네온·아르곤)를 제외하면 모든 원소와 화합물을 만들며, 극히 많은 원소와 직접 반응한다. 예를 들면, 탄소·황·인 등 많은 홑원소물질은 공기 중이라도 산소와 반응하여 연소하는데, 산소 속에서는 더 격렬하게 연소하여 산화물을 만든다. 또 알루미늄·철·구리 등도 선 또는 분말로 반응시키면 빛을 내면서 탄다. 다만 비활성기체·할로겐이나 백금·금 등의 귀금속과는 직접 반응하지 않는다. 동·식물의 생활과 밀접한 관계가 있으며, 산소의 존재 없이 동물은 생명을 유지할 수 없다. 또 많은 원소와 화합물을 만드는 사실로부터 1966년까지 원자량의 기준을 산소로 하고 그 원자량을 16.0000으로 하였으나, 현재는 탄소 12 12C를 기준으로 하기로 개정되었다.

 

 <제법> 공업적으로는 액체공기의 분별증류, 또는 공기의 분별액화(分別液化)가 널리 사용되며, 물의 전기분해도 사용된다. 공기 액화에는 공기의 단열팽창이 사용되며 이것을 분류함으로써 산소와 질소를 동시에 얻을 수 있으므로 질소에 의한 암모니아합성 등과 함께 이용된다. 물의 전기분해에서는 보통 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 수용액을 철전극과 격벽을 써서 전기분해한다. 이 방법은 산소와 함께 수소를 얻으며 오히려 수소제조의 부산물이라 할 수 있어서 수소가 필요하지 않을 때는 사용하지 않는다. 실험실에서 순수한 산소를 얻기 위해서는 이산화망간을 촉매로 하여 과산화수소수를 분해하거나, 황산 산성으로 과산화수소수에 과망간산칼륨 수용액을 떨어뜨리거나 또는 과망간산칼륨을 진공 중에서 가열·분해시키는 방법을 사용한다.

 

 <용도> 각종 화학공업·야금(冶金) 등에서 대량으로 사용된다. 암모니아합성, 그 밖의 합성화학공업에서의 원료가스 제조에, 특히 철강 관계 노공업(爐工業)에서 사용량이 많다. 그 밖에 산수소염(酸水素炎)·산소아세틸렌염 등으로 금속의 용접·절단 등, 액체산소 폭약·흡입·로켓추진제 등의 용도도 많다. 운반용에는 액체산소가 주로 사용되며, 의약용 산소흡입에서는 50 부피%로 해서 쓰인다.

 

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