1. 산소 (O, Oxygen, 酸素)
ㅇ 원자번호 : 8
ㅇ 주기율표 : 16족 2주기 (6A족 2주기)
ㅇ 전자를 채우는 순서(전자배위) : 1s2 2s2 2p4 ([He]2s22p4)
ㅇ 원자가 전자 (최외곽 전자) 수 : 6개
ㅇ 원자가 : 2가 (divalent)
ㅇ 전기음성도 : 3.44
ㅇ 질량 : 약 16 (15.9994) amu
ㅇ 밀도 : 1.429 g/L (0 ℃)
ㅇ 크기 및 무게 : 대략 1.48 Å, 26.72 x 10-24 g
ㅇ 끓는점 : (-183 ℃)
ㅇ 녹는점 : (-219 ℃)
ㅇ 발견 : (발견된 해) 1771년, (발견자) 카를 빌헬름 셸레
2. 산소의 존재 형태와 분포
ㅇ 자연에서의 존재
- 지각 내 함량 : 약 49.2% (가장 풍부, 주로 산화물 형태)
- 대기 중 구성 비율 : 약 21% (질소 78%, 아르곤 0.93% 등)
- 우주에서의 존재량 : 수소, 헬륨에 이어 3번째로 많음
ㅇ 화합물 생성
- 거의 모든 원소와 결합 → 다양한 산소 화합물 존재 ☞ 산화물 참조
- 例) 물 H2O, 이산화규소 SiO2, 산화알루미늄 (Al2O33), 산화철 (FeO, Fe2O3 등)
3. 산소의 물리적/화학적 성질
ㅇ 기본 성질
- 비금속 원소
- 상온에서 무색,무미,무취,투명한 기체 (O2 형태)
ㅇ 전기음성도 및 결합 성향
- 전기음성도가 매우 높음 (3.44 : 폴링 척도)
- 전자를 끌어당기는 성향이 강함 → 강력한 산화제
- 극성 공유결합, 수소결합 형성 가능
- 전자를 얻어 더 낮은 산화 상태로 변화하는 경향
ㅇ 액체 상태에서는 옅은 푸른색 (담청색)
- 액체 산소는, 압력에 의해 액화된 담청색이며,
- 단열 용기에 보존하며, 로켓의 산화제 등에 사용
4. 산소의 동위원소, 동소체
ㅇ (동위원소 : 자연에서, 산소는, 여러 동위 원소 형태로 존재함)
- 0-16(99.762%),O-17(0.04%),0-18(0.2%),O-15 등 14가지 정도가 알려짐
* [참고]
. 물(H2O)에서, 온도가 높을수록 H18O의 양이 늘어남
. 이를 토대로, 남극,그린랜드 등에서, 빙하로 보존된 눈 속 H18O의 양 측정으로,
. 지난 세월 대기 온도에 대한 기록을 알 수 있음
ㅇ (동소체 : 동일 원소들이, 다른 압력,온도에서, 다른 성질/구조를 갖음)
- 통상의 산소 기체 : O2 (dioxygen), 오존 : O3, 사산소 : O4
. 상온에서는, 기체 상태의 이원자 분자(O2)로 존재
5. 산소의 역할 및 용도
ㅇ 연소 반응
- 산소는 연소 시 필수 → 산소와 결합하면서 열과 빛 방출 : (빠른 산화 과정)
ㅇ 산화제 역할
- 다른 원소로부터 전자를 얻어 산화 반응 유도
ㅇ 생리적 역할
- 인체 내 세포 호흡과 생명 유지에 필수
ㅇ 산업적 사용
- 로켓 연료의 산화제 (액체 산소)
ㅇ 의료용 산소
- 금속 절단 및 용접 등
ㅇ 산소 제조
- 방법 : 액체 공기의 분별 증류 (Fractional Distillation)