화합물 사전 - 산소(Oxygen)
Teledyne hastings 사의 Mass Flow Meter / Controller 를 이용해 가스 유량을 측정할 수 있는
가스 화합물의 종류에 대해 알아보는 시간입니다.
이번 시간에는 화학식 O2 인 산소에 대해 알아보도록 하겠습니다.
화합물 설명
산소는 원자번호 8번의 원자로 칼고겐(Chalcogen) 원소이며,
상온에서 무색, 무미, 무향을 가진 기체상태를 유지하는 원소입니다.
여기서 칼코겐원소란 주기율표의 16족 원소라고도 불리며 산소족(Oxygen Group)이라고도 불리는데,
주기율표의 16번째 족에 속하는 화학 원소를 뜻합니다.
칼코겐 원소에는 산소(Oxygen), 황(Sulfur), 셀레늄(Selenium), 텔루륨(Tellurium),
폴로늄(Polonium), 리버모륨(Livermorium)이 있습니다.
산소는 사물의 연소에 매우 큰 역할을 담당합니다.
산소 기체 자체는 타지 않지만 다른 물질이 타는 것을 도와주는데 이것을 조연성이라고 합니다.
산소는 매우 큰 조연성을 가지고 있으며, 반응성이 매우 크기 때문에
할로겐을 제외한 거의 모든 원소와 반응해 산화물을 만듭니다.
어떤 물질이 타는 것은 산소의 빠른 산화 과정이며, 철과 같은 금속이 습기가 있을 때
공기 중의 산소와 결합해 부식되는 것은 느린 산화 과정입니다.
산소가 물이나 암석, 이산화탄소와 같이 다른 원소와 결합된 상태로 발견되는 것 또한
산소의 반응성이 크기 때문입니다.
산소는 1772년에 독일의 화학자 빌헬름 쉴레(Carl Wilhelm Scheele)에 의해 처음 발견되었습니다.
그는 잘게 부순 연망가니즈석을 진한 황산에 녹이고 가열해 산소를 얻는데 성공하고
연소 공기(Fire Air)라고 명명했습니다.
1774년에는 영국의 화학자 조셉 프리스틀리(Joseph Priestley)가 볼록 렌즈로 태양 광선을 모아
수은 산화물에 쬐어 산소를 얻어냈는데, 그가 얻은 기체가 물에 녹지 않고 다른 물질의 연소를 도우며
생물의 호흡을 돕는 성질을 가진 것을 확인하고
플로지스톤을 결핍시키는 공기(Dephlogisticated Air)라고 명명하였으나 진전은 없었습니다.
그 후 프랑스의 화학자인 앙투안 라부아지에(Antoine Laurent Lavoisier)는
프리스틀리의 연구를 계속한 결과 1778년에 이 기체가 새로운 원소라고 인정하고
이 새로운 기체 속에서는 연소 생성물 대부분이 산의 성질을 갖는다는 사실에 착안해
그리스어의 신맛이 있다는 뜻의 'Oxys' 와 생성된다는 뜻의 'Gennao'를 합쳐
Oxygen 이라고 이름 붙였습니다.
산소는 지구의 대기와 바다, 지각에서 가장 풍부한 화학 원소입니다.
산소는 대기중에 질소 다음으로 많이 포함되어 있는 원소로 공기중에 약 20.8%를 차지하며,
대기와 해양을 포함한 지구내 지각의 49.2%, 바다의 88.9%를 차지하고 있습니다.
물에 포함된 산소는 지각에 존재하는 산소 전체 질량의 88.81%를 차지하며,
우주에는 수소와 헬륨 다음으로 많이 존재하는 원소입니다.
지구상에 비정상적으로 높은 농도의 산소가 존재하는 이유는 산소 순환의 결과입니다.
많은 양의 산소가 호흡과 연소 등으로 사용되지만 대기 중의 산소의 비율은
항상 일정한 양을 유지하는데 그 이유는 지구 생명체들의 광합성 때문입니다.
식물은 광합성을 진행하며 이산화탄소와 물이 소비하고 포도당과 산소를 생성합니다.
순수한 산소는 공기의 분별 증류를 통해 대량으로 생산할 수 있습니다.
매년 수백만톤의 산소가 상업적으로 생성되며, 이중 반 이상이 제강에 사용되고
화학산업 및 금속의 산소 용접에도 사용됩니다.
산소가 연료와 결합되 온도가 높은 강력한 불꽃을 만들어낼 수 있습니다.
또한 산소는 병원과 바다, 비행기 등에서 호흡용으로도 사용됩니다.
순수한 산소가스를 오랫동안 흡입하면 폐포가 정상적인 기능을 못하게 되는 폐 중독을 유발할 수 있습니다.
고농축 산소는 급속 연소를 촉진시키는데, 농축된 산소와 연료가 가까이에 있을 때는
화재 및 폭발의 위험이 있습니다.
액체 산소가 유출되면 목재나 석유 화학 제품 및 아스팔트와 같은 유기물질에 흡수될 수 있으며,
기계적 충격에 의해 이 물질이 예기치 않게 폭발할 수 있기 때문에 주의가 필요합니다.
영어 이름 : Oxygen
한글 이름 : 산소
원소 기호 : O2
분자량 : 31.9988 g/mol
밀도 : 1.429 g/L (STP : 0℃, 760 Torr 기준)
녹는점 : -218.79℃
끓는점 : -182.962℃
Wetted Material
가스 화합물의 종류에 따라 Mass Flow Meter / Controller 의 가스 접촉부 재료가 달라져야 하기 때문에
유량 측정을 위한 MFC 를 선택하기 전, 항상 가스 혼합물에 대한 Wetted Material 을 참고해야 합니다.
매우 만족(Excellent)
Brass, Monel, ChemRaz(505), Delrin, TFE, 316 Stainless(압력 주의), Aluminum(압력 주의)
좋음(Good, Most Conditions)
Buna-N, Viton, Neoprene, Steele(압력 주의)
좋지 않음(Fair, Limited Life, Restricted Conditions)
없음
만족스럽지 않음(Unsatisfactory)
없음
사용 불가(Unserviceability)
Constantan, Sn/Pb, Indium, Nickel, Nylon, Kalrez, Zytel(Nyl6.6), Polyethylene
Teledyne Hastings 사의
Mass Flow Meter / Controller 는
다양한 종류의 가스 유량 측정이 가능하며,
각각의 가스에 맞는 Wetted Material 을 사용하여
높은 정확도의 유량 측정이 가능합니다.
가스 혼합물 및 사용 가능한 Wetted Material,
그리고 Mass Flow Meter / Controller 에 대한 문의는 아래의 링크를 참고하시기 바랍니다.
참고
위키피디아 : https://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen
https://en.wikipedia.org/wiki/Chalcogen
https://en.wikipedia.org/wiki/Carl_Wilhelm_Scheele
https://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Priestley
https://en.wikipedia.org/wiki/Antoine_Lavoisier
지식백과 : http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1108532&cid=40942&categoryId=32264
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3566648&cid=58715&categoryId=58715
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2292679&cid=42419&categoryId=42419