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산소

산소는 원자번호 8, 원소 기호 O인 화학 원소다. 주기율표에서 2주기, 16족, p 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 기체이며 전자 배치는 [He] 2s2 2p4이다.

원자번호8

표준 원자량[15.99903, 15.99977]

족16

주기2

블록p

전자 배치[He] 2s2 2p4

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

16족 원자는 여섯 개의 원자가 전자를 가진다. 결합에서는 두 전자를 얻거나 공유하는 방식이 흔하며, 무거운 원소는 더 넓은 범위의 산화 상태를 취할 수 있다.

산소의 바깥 전자 구조는 칼코젠족에서 산화물, 황화물, 산소산 이온과 공유 결합 화합물이 중요하게 나타나는 이유를 설명하는 데 도움이 된다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

16족에서는 수소화물, 산화물, 황화물·셀레늄화물·텔루륨화물 계열, 산소산과 다양한 공유 결합 화합물이 나타난다. 산화 상태와 결합 방식은 원소와 상대 원소에 따라 크게 달라진다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 기체이다. 제시된 밀도는 1.429 g/L이다. 녹는점은 54.37 K (-218.8 °C), 끓는점은 90.19 K (-183 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

산소는 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 산소는 호흡 · 야금 · 철강 · 수처리 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

호흡

산소는 세포 대사에서 전자를 받아들이며 호기성 호흡을 가능하게 한다.

야금

산소는 금속의 추출, 정련, 합금화 또는 열처리 공정에서 재료의 성질을 조절하는 데 사용된다.

철강

산소는 제강 반응과 합금 설계 과정에서 철강의 조성과 성질을 조절하는 데 관여한다.

수처리

산소는 소독, 정화, 산화 또는 처리 공정의 화학 반응에 사용된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

산소는 2주기 16족에 있다. 여기 표시된 주변 원소에는 질소, 플루오린, 인, 황, 염소 등이 있다. 이 위치 관계를 이용하면 원자 크기, 이온화 에너지와 결합 성향이 주기율표에서 어떻게 변하는지 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류이원자 비금속

실온에서의 상태기체

전자 껍질2 · 6

밀도1.429 g/L

녹는점54.37 K (-218.8 °C)

끓는점90.19 K (-183 °C)

폴링 전기음성도3.44

1차 이온화 에너지1 314 kJ/mol

전자 친화도141 kJ/mol

값은 해당되는 경우 원소 자체 또는 중성 원자를 기준으로 한다. 물리적 데이터는 동소체, 압력과 측정 조건에 따라 달라질 수 있다.

역사

발견과 확인

산소의 발견은 Carl Wilhelm Scheele와 관련되어 있다. 원소의 인식, 순수한 시료의 분리, 현대적인 원자번호의 부여는 반드시 같은 시기에 이루어진 것은 아니다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 [15.99903, 15.99977]의 범위로 제시된다. 자연 시료마다 동위원소 비율이 조금씩 달라질 수 있으므로 하나의 고정된 소수값만으로는 실제 변이를 나타내기 어렵다.

산소는 적어도 하나의 안정 동위원소가 있다. 동위원소는 양성자 수가 같아 같은 원소이지만 중성자 수와 원자 질량이 서로 다르다.

안전

취급과 노출

산소의 위험성은 화학적 형태, 노출량과 노출 경로에 따라 달라진다. 순수한 원소, 이온과 화합물은 생물학적·환경적 영향이 크게 다를 수 있으므로 실제 취급 물질의 안전 자료를 확인해야 한다.