산소 (O)

발견 과정

발견: 1771 · Carl Wilhelm Scheele

산소는1774년 영국의 조지프 프리스틀리가 발견한 원소이다. 프리스틀리는 산화 수은(II)를 가열하는 도중 발생하는 기체가 촛불이 훨씬 더 잘 타도록 하는 성질이 있음을 발견하였다. 또한 프리스틀리는 이 기체가 호흡과 관련되어 있다는 것을 발견하였다. 그는 이 기체의 이름을 ‘탈 플로지스톤 공기’라 불렀다. 한편 스웨덴의 칼 빌헬름 셸레는 산소를 독자적으로 발견하였으나, 산소의 발견을 먼저 발표한 것은 프리스틀리였다. 그 뒤 앙투안 라부아지에는 이 기체의 이름을 ‘산소’로 정하였다. 한자어 산소(酸素)는 독일어 낱말Sauerstoff에서 유래하였다. 플로지스톤설은1667년 독일의 화학자J. J. 베허가 처음 주장했다. 주요 내용은 모든 가연성 물질에는 플로지스톤이라는 입자가 있어 연소 과정에서 플로지스톤이 소모되고, 플로지스톤이 모두 소모되면 연소과정이 끝난다는 옛 학설이다. 1783년에 라부아지에가 플로지스톤이 존재하지 않음을 확인하였다.

용도와 활용

산소는 야금 과정에서 제련, 정제, 용접, 절삭 등 여러 가지 방면으로 활용되고 있다. 금속의 제련 과정에서는 많은 양의 산소를 용광로에 공급해야 한다. 정제 과정에서도 불순물을 산소로 산화시켜 제거하는 방법을 사용한다. 산소아세틸렌 용접은 산소와 아세틸렌의 반응 시 발생하는 열을 이용하여 금속의 용접을 행하는 것을 의미한다. 절삭 역시 산소아세틸렌을 이용하여 이를 수행할 수 있다. 여러 화학 합성 공정이 산소와 관련되어 있다. 탄화수소를 산소로 연소시킬 때 산소의 양을 세밀하게 조절하는 등의 조치를 취할 경우 연소의 여러 단계에서 발생하는 물질을 생성할 수 있는데, 이를 부분 산화라고 한다. 예를 들어 대부분이 메테인으로 구성되어 있는 천연가스가 이 공정을 거칠 경우 천연가스로부터 아세틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등을 얻을 수 있다. 탄소나 탄화수소를 산소와 수증기로 반응시킬 경우 일산화 탄소, 수소 등으로 이루어진 합성가스를 얻을 수 있다. 합성가스는 메탄올, 옥테인 등 여러 화합물 생성에 원료로 사용될 수 있다. 그 외에도 산소는 연료 합성, 염료 생산 등 다양한 공정에 관여하고 있다. 제철소, 철 구조물, 자동차 용접에 사용된다. 폐수, 폐유 처리에 사용된다. 유리제조에 사용된다. 의료용 호흡에 사용된다. 로켓, 잠수함 추진제에 사용된다.

동위원소

Naturally occurring oxygen is composed of three stable isotopes, 16O, 17O, and 18O, with 16O being the most abundant (99.762% natural abundance). 16O is one of the dominant fusion products in massive stars. It is synthesized at the end of the triple-alpha process with some synthesis in the neon burning process. Both 17O and 18O require seed nuclei. 17O is primarily made by the burning of hydrogen into helium during the CNO cycle, making it a common isotope in the hydrogen burning zones of stars. Most 18O is produced when 14N (made abundant from CNO burning) captures a 4He nucleus, making 18O common in the helium-rich zones of evolved, massive stars. Fifteen radioisotopes have been characterized, ranging from 11O to 28O. The most stable are 15O with a half-life of 122.24 seconds and 14O with a half-life of 70.606 seconds. All of the remaining radioactive isotopes have half-lives that are