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제논(원소)

last modified: 2014-10-26 00:59:15 by Contributors

Xenon
Xe-usage.JPG
[JPG image (8.2 KB)]

비활성 기체 원소의 일종으로, 원자번호는 54번.

주기율표 18족에 속하는 기체원소로, 무색·무취이며 단원자분자로 이루어지고 화학적으로는 비활성이다.[1]

1898년 램지와 트래버스는 새로운 희가스 원소 발견을 위해 액체공기를 이용해 다량의 네온과 크립톤으로부터 희가스 원소의 분리를 시도했다. 그러자 약간이지만 크립톤으로부터 새로운 원소의 분리가 성공했는데, 발견하기까지 엄청난 고통이 있었기 때문에 '외래의, 외계의, 이종족의'라는 뜻의 'xeno-'에서 제논이라는 이름을 붙였다.

제논은 천연에 가장 적게 존재하는 희유기체이기 때문에 아르곤이나 네온에 비해 이용용도는 적다. 게다가 미량원소이기 때문에 4000~5000 USD/m3 [2] 정도의 비싼 단가를 보이고 있다. 그런 이유로 제논은 이온엔진이나 제논램프 등 고가의 제품 옵티머스 2X 에만 쓰이고 있다. 그 외에 PDP, 레이저 에도 이용된다. 또한 우라늄의 핵분열 시 제논이 방출되므로 핵실험 탐지 지표로 사용되기도 한다.

제논은 대체적으로 라돈보다는 해가 없고 인체지방에 녹기 쉬운 성질을 가지고 있어서 뇌조직에 대한 확산, 용해성이 뛰어나 X선 전자파의 침투를 막는 효과가 있기 때문에 CT스캐너의 조영제로 이용된다. 또 제논에는 마취작용이 있다. 최근 마취제로서 쓰이는 아산화질소보다도 진통작용이 뛰어나고, 부작용도 없다는 점이 주목을 받고 있지만 너무 비싸기 때문에 보급되어 있지는 않다.

많은 동위원소가 있는데 그중 제논 133은 핵분열의 산물이며 방사성 동위원소로서 환자가 흡입하여 폐 기능을 확인하거나 폐 영상을 찍는데 사용된다. 의약품명은 Xenisol이라 한다.

제논 135도 방사성 동위원소인데, 우라늄이 핵분열하여 요오드가 되고 이 요오드가 다시 제논으로 붕괴하면서 생성된다. 모든 물질 중 가장 강한 중성자 흡수력을 가지고 있다. 딱히 쓸모는 없고 원자력 발전소의 제어를 복잡하게 만드는 골칫거리이다. 중성자는 핵분열이 지속되는데 필수적인데, 제논 135가 중성자를 흡수해 버리니 원전에서 문제시 된다. 발전이 계속되는 평상시에는 비록 시간차이가 있지만 평형 상태에 이르러 다루기가 별로 까다롭지는 않는데, 원전을 멈췄다가 재기동할 때 관리가 까다롭다. 그 이유는 다음과 같다.

  • 일시적으로 많이 축적된 제논 135 이 핵분열을 방해하기 때문에, 멈춘 후 짧은 시간 내에 재기동을 하려면 제어봉을 빼놓고 있어야 한다. (제어봉은 핵분열을 억제하는 역할을 한다)
  • 그렇다고 무작정 빼놓고만 있으면 안 되는데, 시간이 흐르면서 방해물인 제논이 붕괴하면서 자연감소하기 때문이다.
  • 따라서 이에 잘 맞춰서 점차 제어봉을 재삽입해야 하며, 그렇지 않고 제어봉을 빼 놓고만 있으면 위험해질 수 있다.
  • 왜냐하면 방해물이었던 제논은 없어지고 있는데, 핵분열을 줄이는 제어봉은 없으니 핵 반응이 치솟게 되기 때문이다. 더 골치아프게도 핵분열이 치솟을수록 짧은 시간 동안은 오히려 제논이 감소하기에 핵분열이 더욱 더 빨라진다.

물론 며칠 중단한 채로 놔두면 제논이 자연 소멸하여 이런 골치아픈 점이 사라진다. 증거는 없으나 체르노빌에서 비슷한 현상이 있었다는 추측도 있다. 반감기는 9.2시간으로 매우 짧은 편이다. 비슷한 효과를 발휘하는 방사성 동위원소사마륨 149가 있다.

비활성기체임에도 플루오린과 반응하여 육플루오린화제논 등의 화합물을 만든다.


밀도가 5.9g/L로 매우 높기 때문에 풍선에 채우고 떨어트리면 바닥에 부딪히며 쿵 소리를 낸다.[3]
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