산소

최근 수정 시각:

1. 酸素
1.1. 발견1.2. 특징
1.2.1. 모자랄 경우1.2.2. 과잉할 경우
1.3. 기타1.4. 각종 매체에서의 산소
2. 山所

1. 酸素[편집]

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산소 酸素
Oxygen

원자번호

8

기호

O

분류

이원자 비금속

상태

기체

원자량

15.9994

밀도

1.429 g/L

녹는점

-218.79 °C

끓는점

-182.962 °C

용융열

0.444 kJ/mol (O2)

증발열

6.82 kJ/mol (O2)

원자가

6

이온화에너지

1313.9, 3388.3, 5300.5 kJ/mol

전기음성도

3.44

전자친화도

141 kJ/mol

발견

C. W. Sheele (1772)

CAS 등록번호

7782-44-7

이전 원소

다음 원소

질소(N)

플루오린(F)



파일:attachment/O-usage.jpg

물은 수소 아닌가?[1]

파일:oxygen.jpg

선철을 강철로 만드는 제강 공정에서 필수적이다.

언어별 명칭

영어

Oxygen

중국어

[2]

일본어

酸素[3]

독일어

Sauerstoff

에스페란토

Oksigeno


칼코겐 원소의 일종.

산소는 원소[4] O와 상온에서 가장 안정한 동소체인 이원자 분자 O2를 모두 뜻한다. 그래서 혼동을 피하기 위해 산소 원소와 산소 분자(기체 산소)로 구분하여 사용하기도 한다. 이산소라는 말도 드물게 쓰이지만 뜻을 명확히 해준다. 이것은 O2 기체가 O 원소로 이루어져 있다는 것이 먼저, 그것이 O 원자 2개로 이루어진 분자로 이루어졌다는 것이 나중에 알려졌기 때문이다. 액체 산소는 연푸른 빛을 띠며 자석에 끌려오는 상자성을 띤다.

1.1. 발견[편집]

영국조지프 프리스틀리(Joseph Priestley, 1733 ~ 1804, 1774년에 발견)와 스웨덴인 칼 빌헬름 셸레(1773년에 발견) 두 사람이 발견했다. 1년 먼저 발견한 셸레보다는 실험결과를 발표하고 새로운 '공기'라고 부르면서 고유의 성질을 보고한 프리스틀리의 공로가 더 크다고 할 수 있다. 프리스틀리는 자신이 발견한 새로운 공기를 앙투안 라부아지에에게 알렸고, 라부아지에의 계속된 실험을 통해 새로운 원소로 인정받아 1778년 '산소'라는 이름이 붙여졌다. 산소의 발견자가 라부아지에로 알려진데는 사실 프리스틀리가 플로지스톤 설을 고수했던 이유가 크다.

문제는 산(oxy)을 만든다(generate)고 해서 산소(oxy+gen)였는데, 실제로 산에 들어가 있는 것들은 수소이다. 정작 산소는 알칼리성을 띠는 수산화 이온(OH-)에 있으며, 금속 산화물이 산성 용액과 반응할 때 산화 이온이 브뢴스테드-로우리 정의에 의한 염기로서 작용하기도 한다(Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O). 당시엔 분자식 같은 체계도 없었고 화학이 이제 막 정립됐을 시기라 몰랐지만. 참고로 말하면 화학에서 '산화'라고 하는 것도 원래는 '산이 된다'는 뜻이었다. 물질이 산소와 결합하는 것을 산화된다고 하는 것이 바로 그런 이유에서다.[5] 그러나 이 역시 당대 화학 지식이 부족했던 탓으로 현재는 화학에서 '산화'와 '산이 된다'의 의미가 맞지 않게 되었는데, 루이스 산염기 정의를 쓰면 어떻게 끼워맞출 수 있기는 하다.

1.2. 특징[편집]

공기 중 78%가량 포함된 질소에 이어 2번째로 많은 21%가량 포함되어 있다. 산소가 모자라거나 너무 많으면 치명적인 문제를 일으키므로 항상 적당한 양이 적절하게 분배된 상태여야 이로운 물질이다. 지구에서 5초간 산소가 사라진다면(영상)[6] 지구 지각에서는 46.4%로 가장 흔하며, 지구 전체에서는 30%로 에 이어 2번째이다.

파일:O2full.gif

화학적으로는 매우 흥미로운 성질을 가진다. O=O 결합 에너지는 494 kJ/mol로 작은 편이 아니지만, 결합 에너지에 비해 미칠 듯한 반응성의 원인은, 원자오비탈 선형조합(LCAO)에 따른 분자오비탈의 상관도표를 그리고 아래부터 전자를 채워보면 알 수 있다. 쌓음 원리, 파울리 배타 원리, 훈트 규칙에 의거해 전자를 채워넣다 보면, 2개의 π-반결합 오비탈에 홑전자 하나씩이 들어가 있는 상태가 바닥 상태가 된다. 즉 산소 분자는 바닥 상태가 바이 라디칼이기 때문에 미칠 듯한 반응성을 보여준다는 것. 그리고 당연하게도, 산소 분자가 이런 높은 반응성을 보여주는 만큼, 대부분의 산화물(oxide)에서 산소를 제거하여 환원시키는 것은 극히 어렵다.

지구의 모든 생물체의 생명의 근원이자 독이 바로 산소다. 몇몇 산소를 필요로 하지않는 박테리아가 있기는 하지만... 물론 O2가 필요없다는 거지 O가 없다는 건 아니다. 특히 활성 산소는 생명체에게 매우 유독하다. 오존, 염소 살균법 등은 모두 이 활성 산소를 이용한 것이며 O₂ 또한 과거 지구를 지배했던 혐기성 세균들을 대부분 멸종시킨 장본인이다. 체내에 있는 백혈구 역시 세균을 죽일 때 산소를 넣어 죽인다. 그리고 정확한 산소는 산소원자가 아니라 분자인 O2이다. 그래서 생명의 기체라고도 불리기도 한다.

산소는 보통 단백질의 주요 작용기인 설프히드릴기를 산화시켜 불활성화시킨다. 자외선이나 가시선에 의해 들떠서 매우 강력한 산화력을 가지는 단일항산소를 생성하거나 방사선 등에 의해 활성산소가 되어버린다면 강한 반응성으로 인해 이곳저곳 산화시키게 되어 대부분의 단백질은 불활성화된다.

호기성 세균이나 진핵미생물들은 호흡을 해서 산소에 대한 저항력을 가지는게 아니다. 호흡을 하더라도 지속적으로 활성산소의 최종단계인 히드록시라디칼(HO*)이 생성된다. 광합성 세균의 경우에는 엽록소와 카로틴 등의 보조색소가 상당수의 파장 선을 흡수하기 때문에 산소가 들뜨는 상황을 방지한다. 또한 혐기성 세균에는 없는 활성 산소를 없애는 페록시다아제, 카탈라아제, 글루타티온 등이 존재한다. 그렇기 때문이나 현재 이 글을 읽고 있는 당신이나 모든 호기성 세균이 산소가 존재해도 사멸되지 않는 것이다.

사실 생물의 발생 초창기에는 산소를 필요로 하지 않는, 오히려 산소가 독이 되는 혐기성 박테리아가 주류였다. 그러다가 엽록소가 나타나면서 산소를 대량으로 만들어내는 종자들이 나타났는데, 이들은 혐기성 세균을 산소라는 독가스로 공격하여 몰아내게 된다.

그리고 몇몇 박테리아가 산소에 대한 저항력과 산소를 에너지로 삼는 방법을 얻었는데, 이들은 산소를 활용하는 '호흡'을 할 수 있게 되면서 기존의 혐기성 발효작용과는 비교도 할 수 없는 막대한 에너지를 얻을 수 있었다. 이 종류들이 다른 세포들과 공존하면서 미토콘드리아가 나타나게 된다. 물론 혐기성 생명체는 아직 곳곳에 존재한다.

이 산소의 양이 지구상의 생물체의 크기를 결정하는 데에 상당히 크게 기여했다는 연구 결과가 나왔다. 실제로 우리가 생각하는 큰 공룡이 살던 시대에는 공통점 하나가 있었는데 당시 산소의 양은 지금의 지구의 산소의 양보다 훨씬 많았다는 것. 그 이유는 미생물들이 나무를 효율적으로 분해하는 방법이 없었다는 것이었다. 그 덕분에 공기 중에 이산화탄소가 많이 적었고 나무를 분해 하는 효율적인 방법을 미생물이 사용하기 전까지는 생물이 매우 클 수 있는 큰 조건이 되었다. 당연히 환경도 많이 따라주었다.

박테리아가 좀 더 진화하여 염화나트륨 같은 것을 분해해서 염소를 자연적으로 만들 수 있게 되면 산소 생물들은 혐기성 생물들이 그랬던 것처럼 궤멸당한다. 그러나 산소보다 반응성에서 밀리고 결합 방식이 극히 단순한 염소로 물질 대사를 할 수 있는지는 불투명하다.

1.2.1. 모자랄 경우[편집]

대부분의 지구상의 생명체는 산소를 유기물 분해에 사용해서 에너지를 만들기 때문에 부족하거나 없다면 죽게 된다. 게다가 생명을 유지할 수 있는 시간도 매우 짧다.[7] 인간의 경우도 식량 없이 1달 이상, 물이 없어도 3일 가량은 생존이 가능하지만, 산소가 없으면 불과 몇 분 이내로 싸늘한 시체가 된다.[8] [9]

기본적으로 고도가 높아질수록 공기의 양은 적어지기에, 높은 곳에서는 평소와는 다른 호흡법으로 보다 많은 산소를 섭취하고 많은 물을 마셔야 하며, 너무 과도한 움직임은 사람을 산소부족에 빠트릴 수 있으므로 주의해야 한다. 고산 지대에 살고 있는 사람들은 이런 산소 부족 현상을 해결하기 위해 평지에 사는 사람들보다 더 많은 적혈구를 가지도록(혹은 더 많은 산소를 흡입할 수 있도록) 최적화되었다.

1.2.2. 과잉할 경우[편집]

하지만 산소가 너무 많아도 문제가 심각해진다. 공기 중 산소의 압력과 농도가 너무 높아지면 산소가 혈장에 직접 녹아들어가게 되고, 세포가 혈장에 녹은 산소를 쓰면 적혈구의 헤모글로빈은 계속 산소 포화상태를 유지하기 때문에 생명활동의 부산물인 이산화탄소를 달고 빠져나갈 수가 없어, 체내에 축적된 이산화탄소가 혈장에 녹아 탄산화하면서 혈액을 급격히 산성으로 만들며 각 장기에 악영향을 끼치는데, 이를 산소 중독이라한다.

게다가 산소는 연소(불태워버린다)와 깊은 관계가 있다. 당장 연소란 것은 산소와 그 물질의 구성분자가 화학반응을 일으킨다는 것이다.

예를 들어 메탄을 연소시킬경우
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

따라서 공기 중 산소 비중이 높아질수록 무언가가 산화될 확률도 높아지게 된다. 단순한 말이지만 실로 무서운 의미를 담고 있는데, 산소가 충분하면 산화할 수 있는 모든 물질이 폭발적인 연소가 가능하다는 이야기다. 한마디로 말해 산소가 과잉하면 여러분이 생각할 수 있는 모든 물건에 간단한 전기 스파크나 가열만 주어지더라도 불바다가 된다는 이야기. 심지어 철 같이 평소에는 산화하더라도 녹 스는 데서 그치는 물건도 불탄다. 당장 강철파이프 내부에 용접봉을 채워넣고 산소를 불어넣기 시작한 다음 불을 붙이면 횃불이 된다.[10] 산소가 생명을 유지하는 데 꼭 필요한 물질이라는 것은 1기압의 대기중에 0.2기압만큼 섞여 있는 그 산소가 그렇다는 것이지, 순수한 산소독극물로 분류된다.[11]

아폴로 계획의 아폴로 1호에서 사상자가 발생한 이유도 바로 순산소[12] 때문에 전기가 통하는 전선 피복이 약간 벗겨진 사소한 문제가 바로 대화재로 연결되었기 때문이다. 다만 용광로 같은 극단적인 상황에서는 순산소 환경으로도 모자라 아예 액체 산소를 들이붓는다니...

하지만, 모든 물질은 연소범위가 정해져있기 때문에 오히려 과잉산소공급이 소화효과가 될 수 있다. 대체적으로 5~80퍼 정도의 산소농도의 연소범위가 위험한 물질들(아세틸렌, 수소가스 등)로 분류하기에 산소농도 100퍼는 오히려 연소가 일어날 가능성이 없다.

단, 플루오린과 만나면 산소가 오히려 산화된다. 해당 문서 참고.

1.3. 기타[편집]

산소원자가 3개 결합하면 O3가 되면서 오존이 된다.

물은 수소와 산소의 결합체이므로 식물의 광합성 과정을 통해 물에서 산소가 분해되기도 한다. 전기 분해도 그렇다.

미연시 갤러리의 어떤 사람의 황당한 실수로 산소드립이 탄생했고 이는 11년째 계속 사용되고 있다.

고압용기에 주입시 지정색상은 공업용은 녹색, 의료용은 백색이다.

대중매체 에서 과 함께 파란색으로 묘사되는 경우가 있는데 물같은 경우엔 단순히 의 성질 때문이지만 산소는 실제로 90K 이하의 온도에서는 파란빛을 띤다! 물론 기체 상태에선 어림없다. 반면 위키백과나 맥머리 유기화학 기본서의 컬러로 된 분자 모형 그림에서는 산소 원자를 빨간색으로 그리고, 파란색은 질소가 가져가는 경우가 많다.

1.4. 각종 매체에서의 산소[편집]

  • 바키 시리즈야나기 류코는 지구에서 가장 강력한 독이라고 칭하면서 저농도의 산소를 무기로 사용하기도 했는데, 저농도는 사실 독의 역할도 하지 못한다.

  • 크라우저 2세가 공기 중의 이산화탄소를 겁탈하면 CO2 + Ra(레이프)의 화학 반응 공식으로 Cr2인 크라우저 산소, 다시 말해 크롬이 생성된다(…).

  • 샤이니의 타이틀곡 제목은 산소 같은 너. 내 인생에 21% 넘게는 관여하지 말란 뜻이다. 아니다. 산소처럼 이 남자 저 남자랑 쉽게 친해지며 남자들 어장관리하는 그녀를 비꼬는 뜻이다.

  • 이영애가 출연한 아모레퍼시픽 마몽드의 명 카피는 산소같은 여자[13]

  • 노 게임 노 라이프에서 『  』지브릴이 실체구현 끝말잇기를 할때, 『  』이 산소를 없앴다가 지브릴이 공기라고 한 탓에[14] 사라진 산소는 나타나고 있던 나머지 공기(질소나 이산화탄소같은)는 다 사라져버려 산소 100%의 대기 상태로 끝말잇기를 진행한다.

2. 山所[편집]

직계 조상의 묘(무덤)를 이르는 말. 한자 표기는 이다. 山이라는 한자가 우리가 흔히 아는 산의 뜻이 아닌 무덤을 뜻하기도 하고 산에 묘를 만들었다는 의미에서 이런 명칭이 붙었는데, 이는 유교[15]풍수지리와 연관이 있으며, 한국에서는 조선시대부터 사람이 거주하는 곳이나 바로 옆에 묘지를 조성하지 않는 풍습이 있었기 때문이다. 그래서 이 기준을 위반하지 않으면서도 가까운 마을 뒷산 같은 곳에 묘를 많이 썼다. 제주도가 예외적으로, 제주도는 밭 한가운데 묘를 쓴다.

위 문단 때문에 조상님 성묘 갈 땐 수소를 끼얹으면 안 된다는 농담이 있다. 끼얹어도 되긴 되는데 전기 자극만 없으면 된다.

[1] 실제로 액체 화합물에는 수소가 들어있다.[2] 중국어에서는 산소를 酸素라고 하지 않고 이 한자를 쓴다. 한국 한자음은 '양'.[3] 독일어의 Sauerstoff, 네덜란드어의 zuurstof를 직역한 것이다.[4] 홑원소물질이라는 잘못된 뜻 말고, element.[5] 그러나 이는 엄밀히 말하면 틀린 내용이다. 플루오린화산소가 여기에 대한 대표적인 반례로, 플루오린과 산소가 결합하면 산소가 산화된다.[6] 참고로 이 동영상에서 말하는 산소는 산소 기체가 아닌 산소 원자를 말한다. 다른 화합물에 결합된 산소 원자까지도 다 사라지는 설정. 즉 일산화이수소, 이산화탄소, 오존 등 생명 유지에 필수적인 산소 화합물이 모두 사라진다는 것을 가정한다.[7] 혐기성 세균은 예외다. 아니 사실상 혐기성 세균 예외라고 보는게 맞다.[8] 333법칙을 생각하자.[9] 대부분의 사람은 의식을 3분을 채 유지하지 못하며, 보통 2분 내로 호흡곤란으로 실신한다. 물론 실신하고 바로 죽는건 아니고 5분 이상은 버틸 수 있다고는 하지만 운좋게 살아난다 해도 뇌에 5분 이상 산소가 공급되지 못하면 높은 확률로 뇌사식물인간 상태에 빠져 죽기만을 기다리게 되거나, 운이 좋다고 해도 뇌세포가 파괴되어 영구적인 후유증을 가지게 된다. 또한 사람이 폐활량을 아무리 키워도 3분을 못가고 기절하는건 같으며 실신한 뒤엔 10분을 넘기지는 못한다.[10] 실제 가스 절단은 열로 철을 녹이는게 아니고, 철을 가열한 후 고압 산소로 철의 산화열로 절단하는 것이다.[11] 너무 높은 농도와 압력의 산소는 유기물도 급격히 산화시킬 수있으며 이는 생체조직이라고 다를 바가 없기에 고압고농도 산소를 직접 흡입하면 말 그대로 폐가 타서. 죽는다.[12] 우주선을 경량화하기 위해 우주선이 버텨야 하는 내부 기압을 0.3기압으로 줄이는 대신 우주인들의 호흡을 위해 순산소를 사용했다. 위험천만한 짓이었고 이 사고 이후로 폐기. 정확히는 0.3기압의 순산소는 산소의 밀도가 지상 대기와 비슷하여 상대적으로 덜 위험하나, 지상에서 우주공간에서 선체에 가해지는 압력을 시험해보기위해 순산소로 1.3기압을 채워넣은 것이 문제가 되었다. 이후 우주선들은 지상에서는 대기와 같은 공기 조성을 유지하다 발사 이후 일정고도 이상이 되면 순산소로 대기조성을 바꾸는 방식을 사용하게 되었다.[13] 신봉선봉숭아학당에서 탄소같은 여자라고 자칭했다.[14] 실체구현 끝말잇기에서 말한 물건/물질은 있을시엔 사라지고, 없을시엔 나타난다.[15] 죽은 사람을 가까이 해서도 안 되고 멀리 해서도 안 된다는 원칙이 있다.