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산소

last modified: 2015-08-07 01:47:06 by Contributors

목차

1. 원소
1.1. 발견
1.2. 특징
1.2.1. 모자랄 경우
1.2.2. 과잉할 경우
1.3. 기타
1.4. 각종 매체에서의 산소
2.


1. 원소

영어: Oxygen H₂O
한자: 酸素
중국어: [1]
에스페란토: Oksigeno

O-usage.JPG
[JPG 그림 (5.77 KB)]


칼코겐 원소의 일종으로, 원자번호 8번.


끓는 점은 -182.95℃(O2 1atm). 평균 원자량은 대략 16이다. 그 이유는 산소 중 99.8%는 16이지만 17,18인 동위원소들도 미량 존재하기 때문이다.

산소는 원소[2] O와 상온에서 가장 안정한 동소체인 이원자 분자 O2를 모두 뜻한다. 그래서 혼동을 피하기 위해 산소 원소와 산소 분자(기체 산소)로 구분하여 사용하기도 한다. 액체 산소는 연푸른 빛을 띠며 자석에 끌려오는 자기성을 띤다.

1.1. 발견

산소의 발견자는 영국지프 프리스틀리(Joseph Priestley, 1733 ~ 1804, 1774년에 발견)와 스웨덴인 칼 빌헬름 셸레(1773년에 발견)라는 두 사람으로, 1년 먼저 산소를 발견한 셸레보다는 실험결과를 발표하고 새로운 '공기'라고 명명하면서 독특한 성질을 보고한 프리스틀리의 공로가 더 크다 할 수 있다. 프리스틀리는 이 새로운 공기를 앙투안 라부아지에에게 알렸고, 라부아지에는 계속된 실험을 통해 이 독특한 기체가 새로운 원소라고 인정하면서 1778년 '산소'라는 이름을 붙였다. 라부아지에가 산소의 발견자로 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 수소다. 뭐 당시엔 분자식 같은 체계도 없었고 화학이 이제 막 정립됐을 시기긴 하다. 참고로 말하면 화학에서 '산화'라고 하는 것도 원래는 '산이 된다'라는 뜻이었다. 이 역시 당대 화학 지식이 부족했던 탓으로 현재는 화학에서 '산화'와 '산이 된다'의 의미가 맞지 않게 되었는데, 이스 산염기 정의를 쓰면 어떻게 끼워맞출 수 있기는 하다. 어떻게든...라부아지에: "병시나 그거 수소가 아니고 산소 문과 출신인 나도 알고있음"[3]

1.2. 특징

산소는 모자르거나 과잉하면 치명적인 문제를 일으키므로 항상 적당한 양이 적절하게 분배된 상태여야 이로운 물질이다. 이에 관련된 영상이 있다. 지구에서 5초간 산소가 사라진다면[4]

지구의 모든 생물체의 생명의 근원이자 독이 바로 산소다. 몇몇 산소를 필요로 하지않는 박테리아가 있기는 하지만... 물론 O2가 필요없다는 거지 O가 없다는 건 아니다. 그러나 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. 그래도 잘 안 와닿는다고? 여러분 몸에 있는 백혈구 역시 세균을 죽일때 산소를 넣어 죽인다!! 정자도 산소를 만나면 죽고. 그리고 정확한 산소는 산소원자가 아니라 정확히는 분자인 O2이다.

사실 생물의 발생 초창기에는 산소를 필요로 하지 않는, 오히려 산소가 독이 되고 발효 과정으로 에너지를 얻는 혐기성 박테리아가 주류였다. 그러다가 록소를 가진 박테리아가 나타나면서 산소를 대량으로 만들어내는 박테리아(식물의 조상격)들 나타났는데, 이들은 기존에 주류를 이루던 혐기성 세균을 자기들이 만들어내는 산소라는 독가스로 공격하여 몰아내게 된다.

물론 혐기성 세균들도 여기에 당하고 있지만은 않았다. 몇몇 박테리아는 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.초사이어인 이 종류들이 다른 세포들과 공존하면서 미토콘드리아가 나타나게 된다.

그러나 그냥 혐기성 박테리아를 유지하며 버텼던 부류는 식물성 박테리아들의 만행(…)으로 온 세상이 산소 투성이가 되면서 산소가 극히 적은 특수 환경에서만 살아가게 되었다.

이 산소의 양이 지구상의 생물체의 크기의 상당히 큰 파트를 좌우했다는 연구결과가 나왔다. 실제로 우리가 생각하는 큰 공룡이 살던 시대에는 공통점 하나가 있었는데 당시 산소의 양은 지금의 지구의 산소의 양보다 훨씬 많았다는 것. 그 이유가 분해를 담당하던 미생물들이 나무를 효율적으로 분해하는 방법이 없었다는 것이었다. 그 덕분에 공기중에 이산화탄소가 많이 적었고 나무를 분해 하는 효율적인 방법을 미생물이 사용하기 전까지는 생물이 매우 클 수 있는 큰 조건이 되었다. 당연히 환경도 많이 따라주었다.

여담으로 박테리아가 좀 더 진화하여 염화나트륨 같은 것을 분해해서 염소를 자연적으로 만들 수 있게 되면 산소 생물들은 혐기성 생물들처럼 궤멸당한다.(…)

1.2.1. 모자랄 경우

자기 목을 살짝만 졸라보자. 금방 답이 나온다. 아니 금방 답이 없어진다.[5][6]

대부분의 지구상의 생명체는 산소를 유기물 분해에 사용해서 에너지를 만들기 때문에 부족하다면 죽게 된다. 게다가 생명을 유지할 수 있는 시간도 매우 짧다. 인간의 경우도 식량이 없으면 1달정도, 물이 없으면 3일정도 생존이 가능하지만, 산소가 없으면 잘 해봐야 몇 분 이내로 시체가 된다.[7]

기본적으로 고도가 높은 곳으로 갈수록 공기 중 산소의 비중은 적어지기에, 높은 곳에서는 평소와는 다른 호흡법으로 보다 많은 산소를 섭취하고 많은 물을 마셔야 하며, 너무 과도한 움직임은 사람을 산소부족에 빠트릴 수 있으므로(이것이 고산병) 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

하지만 산소가 너무 많아도 문제가 심각해진다. 당장 산소가 있으면 죽기까지 하는 혐기성 세균도 존재하며, 산소의 농도가 너무 높아지면 혈압이 높아지면서 구토나 메스꺼움 등의 증세가 오고 죽게 된다(이것이 산소 중독). 다만 산소 중독은 최신 장비등을 사용하면 순산소를 호흡하더라도 산소 중독에 걸리지 않을 수 있기 때문에 잠수병등을 예방할 목적이나 연탄가스 중독을 치료할 목적으로 순산소 공급장치가 설치되기도 한다. 반대로 특별한 장치없이는 순수 산소나 너무 높은 농도의 산소를 쓰지않는데, 왜냐하면 폐는 산소를 무한정 무조건 흡수하고 남은 기타기체를 가지고 폐의 압력을 유지하는데 쓰는데 100% 산소거나 기타기체가 극도로 부족하면 산소를 끝없이 흡수하면서 폐가 찌그러지기 때문이다. 그리고 이렇게 찌그러진 폐는 기능을 잃어버리고 산소자체도 약산성이라 폐에 기종을 녹이고 화상을 입히는 등의 심각한 피해를 준다. 당연히 산소중독도 따라온다.

게다가 산소는 연소와 깊은 관계가 있다. 당장 무언가를 태운다는 연소란 것은 산소와 그 물질의 구성분자가 화학반응을 일으킨다는 것이다.
예를 들어 메탄을 연소시킬경우
CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O

따라서 공기중 산소비중이 높아질수록 무언가가 산화될 확률도 상승하게 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 철같이 평소에는 산화해봤자 녹이나 스는 물건도 불탄다. 당장 강철파이프 내부에 용접봉을 채워넣고 산소를 불어넣기 시작한 다음 불을 붙이면 횃불이 된다.

따라서 산소농도가 100% 근방인 순산소 상태에서는 모든 행동에 주의해야 한다. 아폴로 계획의 아폴로 1호에서 사상자가 발생한 이유도 바로 순산소 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...

단, 플루오르와는 오히려 산소가 산화된다. 해당 항목 참조.

1.3. 기타

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 6년째 계속 사용되고 있다.

1.4. 각종 매체에서의 산소

2.


직계 조상의 묘(무덤)를 이르는 말. 한자 표기는 山所이다. 山이라는 한자가 우리가 흔히 아는 산의 뜻이 아닌 무덤을 뜻하기도 하고 산에 묘를 만들었다는 의미에서 이런 명칭이 붙었는데, 이는 유교[9]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.

이 때문에 조상님 성묘 갈 땐 수소를 끼얹으면 안 된다는 농담이 있다. 끼얹어도 되긴 되는데 전기 자극만 없으면 된다. 아 그럼 백금 촉매는 있어도 되나요?
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  • [1] 중국어에서는 산소를 酸素라고 하지 않고 이 한자를 쓴다. 한국 한자음은 '양'.
  • [2] 홑원소물질이라는 잘못된 뜻 말고, element.
  • [3] 실제로 라부아지에는 과학자지만 법대 출신이다.
  • [4] 참고로 이 동영상에서 말하는 산소는 산소 원자를 말한다. 다른 화합물에 결합된 산소 원자까지도 다 사라지는 설정. 물론 어떤 별이 구성요소 1순위인 원소를 빼고 멀쩡하겠냐만은...
  • [5] 참고로 인위적인 도구의 도움(??) 없이 순수하게(????) 자기 목을 졸라 사망에 이를 수는 없다. 의식을 잃으면 자연스럽게 손이 풀린다. 그렇다고 자기 목을 졸라보진 말고 죽진 않아도 산소부족으로 식물인간이 될수도 있다.
  • [6] 사람은 산소가 부족해지면 엔돌핀이 분비되면서 머리가 멍해지면서 기분이 좋아지는데, 이를 인위적으로 유도하다가 잘못되는경우가 바로 테크노 브레이크
  • [7] 대부분의 사람은 3~5분을 버티지 못하며, 운좋게 살아나도 뇌에 5분 이상 산소가 공급되지 못하면 높은 확률로 뇌사 상태에 빠진다.
  • [8] 여담으로 라부아지에가 바로 법대 출신이다(...)
  • [9] 죽은 사람을 가까이 해서도 안 되고 멀리 해서도 안 된다는 원칙이 있다.
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