화합물 사전 - 제논(Xenon)
Teledyne hastings 사의 Mass Flow Meter / Controller 를 이용해 가스 유량을 측정할 수 있는
가스 화합물의 종류에 대해 알아보는 시간입니다.
이번 시간에는 원소기호 Xe 인 제논에 대해 알아보도록 하겠습니다.
화합물 설명
제논은 주기율표의 18족에 속하고 상온에서 기체 상태를 유지하며 무색, 무취를 가진 원소로
원자번호는 54번 입니다.
과거에는 독일식 발음인 '크세논'이라고 불렸지만
우리나라에서는 공식적으로 영어식 발음이 사용되기 때문에 제논으로 불리게 되었습니다.
제논은 1898년 스코틀랜드의 화학자인 윌리엄 램지(William Ramsay)와
영국의 화학자 모리스 트래버스(Morris Travers)에 의해 발견되었습니다.
그들은 다른 18족 원소인 크립톤과 네온을 발견한 뒤, 얼마 지나지 않아
크립톤을 증류하고 남은 잔유물에서 제논을 발견했습니다.
램지는 이 물질을 낯선 사람, 외계인을 의미하는 그리스어인 'Xenos' 에서 이름을 따와
제논(Xenon)이라고 명명했습니다.
18족 원소는 과거에는 0족으로 불리던 비활성 기체(Noble Gas)족으로
헬륨(Helium), 네온(Neon), 아르곤(Argon), 크립톤(Krypton), 라돈(Radon)과 제논이 포함되어 있습니다.
비활성 기체는 최외각 전자가 모두 차 있기 때문에 전자를 주고받기 어려워 화학적 결합을 하기 어렵습니다.
실제로 1950년대까지 사람들은 비활성 기체는 화합물을 만들 수 없다고 생각했습니다.
하지만 1962년 영국의 화학자 닐 바틀렛(Neil Bartlett)은 육플루오린화 황(Sulfur hexafluoride)의
기체 용액상태에서 육플루오린화 백금(Platinum hexafluoride)과 제논의 반응으로
제논 육플루오린화 백금(Xenon hexafluoroplatinate)을 만들어
비활성 기체도 화합물을 만들 수 있다는 것을 발견했습니다.
제논은 표준 온도와 압력(Standard Temperature and Pressure) 상태에서
5.894 g/L 의 밀도를 갖는 원소로, 이는 지구 해수면의 대기 밀도인 1.217 g/L 의 약 4.5 배에 해당합니다.
액체 상태의 밀도는 물보다 3배 이상 높고, 고체 상태에서의 밀도는 화강암보다 1.3 배 높습니다.
액체로 존재하는 온도 범위가 3.6 ℃에 불과한데
이는 비활성 기체들의 공통된 특징으로 증발열이 약하기 때문입니다.
제논은 지구 대기에 부피 비로 0.087 ppm, 무게 비로 0.40 ppm 들어 있는 매우 희귀한 원소 입니다.
공기에 들어있는 전체 비활성 기체는 부피로 1% 미만인데,
아르곤이 0.934%, 네온이 0.00182%, 헬륨이 0.000524%, 크립톤이 0.000114%,
그리고 제논이 0.0000087% 들어있습니다.
제논은 태양계 전체에서는 매우 희귀하게 존재하지만,
화성 대기에는 지구와 비슷한 농도로 들어있고, 목성에는 태양의 약 2.7배 높은 농도로 존재합니다.
제논은 산소와 질소로 공기를 분리하는 액체 공기의 분별 증류로 얻을 수 있는데,
공기 중에 들어있는 양이 워낙 적기 때문에 전세계 연간 생산량이 1톤 미만입니다.
지구 대기 전체에 들어 있는 양은 약 20억 톤으로 추정됩니다.
제논은 기체 방전 램프를 비롯한 빛을 방출하는 특수 장치에 주로 사용되며,
일부는 의료용이나 기초과학 연구 등에 사용됩니다.
용기 속에 든 기체를 전기방전 시키면 빛이 방출되는데 이런 빛 방출 장치를 기체 방전관이라 하며,
형광등과 네온사인 등을 예로 들 수 있습니다.
기체 방전관에서 나오는 빛의 스펙트럼은 기체의 종류와 압력에 따라 달라지는데,
제논의 기체 방전관은 태양 빛과 비슷한 특성의 아주 밝은 빛을 냅니다.
산소와 제논으로 이루어진 화합물들은 독성을 가지고 있으며 폭발성을 가지고 있습니다.
제논 기체는 표준 온도와 압력 상태에서 일반 밀폐 유리나 금속 용기로 안전하게 보관할 수 있습니다.
제논은 인체에 독성은 없지만 산소와 함께 흡입할 때 전신 마취를 유발합니다.
또한 제논 기체의 음속은 공기보다 낮기 때문에 제논 기체를 흡입할 경우 성대를 더 느리게 진동하도록 해
헬륨을 흡입했을 때와는 반대로 저음의 목소리를 낼 수 있습니다.
영어 이름 : Xenon
한글 이름 : 제논
다른 이름 : 크세논
원소 기호 : Xe
원자량 : 131.293 g/mol
밀도 : 5.894 g/L (STP : 0℃, 760 Torr 기준)
녹는점 : -111.75 ℃
끓는점 : -108.099 ℃
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)
ChemRaz(505)
좋음(Good, Most Conditions)
없음
좋지 않음(Fair, Limited Life, Restricted Conditions)
없음
만족스럽지 않음(Unsatisfactory)
없음
사용 불가(Unserviceability)
316 Stainless, Steele, Aluminum, Brass, Constantan, Monel, Sn/Pb, Indium, Nickel
Nylon, Buna-N, Viton, Delrin, Kalrez, TFE, Zytel(Nyl6.6), Polyethylene, Neoprene
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/Xenon
https://en.wikipedia.org/wiki/William_Ramsay
https://en.wikipedia.org/wiki/Morris_Travers
https://en.wikipedia.org/wiki/Xenos
https://en.wikipedia.org/wiki/Noble_gas
https://en.wikipedia.org/wiki/Neil_Bartlett_(chemist)
지식백과 : https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1151277&cid=40942&categoryId=32262 https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3575094&cid=58949&categoryId=58982
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=665167&cid=42434&categoryId=42434