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Clock
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[Clock]
[Clock]
1. 개요2. 발견3. 특징3.1. 부족할 경우3.2. 과다할 경우4. 기타5. 각종 매체에서의 산소
액체 산소. 파란색을 띤다. 1. 개요[편집]칼코겐 원소의 일종.산소는 단원자(중성원자) O와 상온에서 가장 안정한 동소체인 이원자 분자 O2를 모두 뜻한다. 그래서 혼동을 피하기 위해 산소 원자와 산소 분자(기체 산소)로 구분하여 사용하기도 한다. 이것은 O2 기체가 O 원소로 이루어져 있다는 것이 먼저, 그것이 O 원자 2개로 이루어진 분자로 이루어졌다는 것이 나중에 알려졌기 때문이다. 액체 산소는 연푸른 빛을 띠며 자석에 끌려오는 상자성을 띤다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-1").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-1").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-1").on("click", function(){ $("#Modalrfn-1").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-1").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-1").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-1").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-1").attr("style", "display: none;"); }); }); [1] 별거 아닌 것 같은 발견이지만 분자오비탈 연구의 한 획을 그은 획기적인 발견이다. 물질이 상자성을 가지려면 쌍을 이루지 않은 홀전자가 있어야하는데, 고전적인 결합모델의 산소는 핵 사이의 이중결합 하나에 각각 비공유전자쌍을 여러개 가질 뿐, 홀전자가 있을 수 없기 때문이다. 표준 원자 모형색은 ‘빨간색(red)’.산소는 플루오린 다음으로 반응성이 크다. 철이 불에 타거나 물에 닿으면 녹스는 이유도 산소 때문이다.2. 발견[편집]영국인 조제프 프리스틀리(Joseph Priestley, 1733 ~ 1804, 1774년에 발견) $(document).ready(function(){ $("#rfn-2").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-2").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-2").on("click", function(){ $("#Modalrfn-2").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-2").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-2").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-2").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-2").attr("style", "display: none;"); }); }); [2] 지우개를 발명한 그 사람 맞다.와 스웨덴인 칼 빌헬름 셸레(1773년에 발견) $(document).ready(function(){ $("#rfn-3").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-3").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-3").on("click", function(){ $("#Modalrfn-3").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-3").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-3").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-3").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-3").attr("style", "display: none;"); }); }); [3] 나폴레옹의 사인으로 지목되는 셸레 그린의 그 셸레가 맞다. 두 사람이 발견했다. 발견 시기만을 따지면 셸레가 가장 먼저 발견한 셈이다. 프리스틀리는 플로지스톤설을 따랐기 때문에 자신이 발견한 새로운 공기를 플로지스톤이라고 생각했다. 프리스틀리는 자신이 발견한 새로운 공기를 앙투안 라부아지에에게 알렸고, 라부아지에의 계속된 실험을 통해 새로운 원소로 인정받아 1778년 '산소'라는 이름이 붙여졌다.문제는 산(oxy)을 만든다(generate)고 해서 산소(oxy+gen)였는데, 일반적으로 산이라고 부르는 물질에 들어가 있는 것들은 수소이다. 즉 원래대로라면 수소와 산소를 반대로 부르는 것이 오히려 뜻에 맞다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-4").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-4").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-4").on("click", function(){ $("#Modalrfn-4").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-4").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-4").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-4").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-4").attr("style", "display: none;"); }); }); [4] 정확히는 양성자(수소 양이온). NaH와 같은 시약에 들어있는 hydride, 즉 수소 음이온은 양이온과는 반대로 굉장히 강력한 염기성 물질이다. 정작 산소는 알칼리성을 띠는 수산화 이온(OH-)에 있으며, 금속 산화물이 산성 용액과 반응할 때 산화 이온이 브뢴스테드-로우리 정의에 의한 염기로서 작용하기도 한다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-EC9888EC8B9C-1").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-EC9888EC8B9C-1").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-EC9888EC8B9C-1").on("click", function(){ $("#Modalrfn-EC9888EC8B9C-1").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-EC9888EC8B9C-1").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-EC9888EC8B9C-1").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-EC9888EC8B9C-1").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-EC9888EC8B9C-1").attr("style", "display: none;"); }); }); [예시] Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O 당시엔 분자식 같은 체계도 없었고 화학이 이제 막 정립됐을 시기라 몰랐지만. 그래도 명명당시의 라부아지에를 조금 변호해보자면, 원소를 산화시켜서 산소를 덕지덕지 붙인 것이 protonation 되면 산이 되기는 한다. 탄산, 질산, 인산, 황산, 염소산 등등의 구조를 생각해보자. 화학에서 '산화'라고 하는 것도 원래는 '산이 된다'는 뜻이었다. 물질이 산소와 결합하는 것을 산화된다고 하는 것이 바로 그런 이유에서다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-5").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-5").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-5").on("click", function(){ $("#Modalrfn-5").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-5").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-5").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-5").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-5").attr("style", "display: none;"); }); }); [5] 그러나 이는 엄밀히 말하면 틀린 내용이다. 플루오린화산소가 여기에 대한 대표적인 반례로, 플루오린과 산소가 결합하면 산소가 산화된다. 그러나 이 역시 당대 화학 지식이 부족했던 탓으로 현재는 화학에서 '산화'와 '산이 된다'의 의미가 맞지 않게 되었는데, 루이스 산염기 정의를 쓰면 어떻게 끼워맞출 수 있기는 하다.3. 특징[편집]공기 중 78%가량 포함된 질소에 이어 2번째로 많은 21% 가량 포함되어 있다. 산소가 모자라거나 너무 많으면 치명적인 문제를 일으키므로 항상 적당한 양이 적절하게 분배된 상태여야 이로운 물질이다. 지구 지각에서는 46.4%로 가장 흔하며, 지구 전체에서는 30%로 철에 이어 2번째이다.
화학적으로는 매우 흥미로운 성질을 가진다. O=O 결합 에너지는 494 kJ/mol로 작은 편이 아니지만, 결합 에너지에 비해 미칠 듯한 반응성의 원인은, 원자오비탈 선형조합(LCAO)에 따른 분자오비탈의 상관도표를 그리고 아래부터 전자를 채워보면 알 수 있다. 쌓음 원리, 파울리 배타 원리, 훈트 규칙에 의거해 전자를 채워넣다 보면, 2개의 π-반결합 오비탈에 홑전자 하나씩이 들어가 있는 상태가 바닥 상태가 된다. 즉 산소 분자는 바닥 상태가 다이라디칼(DiRadical)이기에 반응성이 높은 편이다. 그리고 당연하게도, 산소 분자가 높은 반응성을 보여주는 만큼, 대부분의 산화물(oxide)에서 산소를 제거하여 환원시키는 것은 극히 어렵다.높은 반응성으로 인해 자연상에 존재하는 거의 모든 물질이 산화물 형태로 존재하게 만들었다. 산업에 가장 많이 쓰이는 철 부터 시작해서 반도체의 주 재료인 실리콘에 이르기까지 자연상에서는 산화물로 존재하기 때문에 인류 산업의 역사는 이놈을 어떻게 환원시켜서 순수한 재료를 뽑아내나의 싸움과 다를 바가 없었다. 실제로 인류가 주로 사용한 재료를 보면 환원하기 쉬운 순서이기도 하고. $(document).ready(function(){ $("#rfn-6").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-6").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-6").on("click", function(){ $("#Modalrfn-6").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-6").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-6").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-6").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-6").attr("style", "display: none;"); }); }); [6] 구리의 경우 녹는점도 낮고 그냥 단순히 녹여내어 주석과 섞어 청동을 만들면 그럭저럭 사용하기 좋았기에 가장 일찍 사용했지만, 철의 경우는 1523도라는 그 당시에는 상상도 하기 힘든 화력으로 녹여내야 했던 데다가, 심지어 고온에서 산화력이 엄청나기 때문에 환원시킬 방법이 없었는데, 우연히 숯에서 발생한 탄소가 철을 환원시키며 탄소강을 만드는(물론 그 당시엔 정확한 과학 이론은 몰랐겠지만) 것을 발견하여 주로 사용하게 되었다. 알루미늄의 경우는 단 200년 전에도 답이 없었다. 그 좋은 알루미늄을 비교적 최근까지 널리 사용하지 못한 이유도 그놈의 산소가 알루미늄을 너무 좋아해서 무슨 방법을 사용해도 환원시키기 힘들었다가, 전기제련법이 발견되고 나서야 사용되었다. 이처럼 산소는 한번 반응하면 더럽게 떼어내기가 힘들다.지구의 모든 생물체의 생명의 근원이자 독이 바로 산소다. 몇몇 산소를 필요로 하지 않는 박테리아가 있기는 하지만... 물론 O2가 필요 없다는 거지 O가 없다는 건 아니다. 특히 활성 산소는 강력한 환원제로 작용하여 생체 내의 온갖 분자들, 특히 DNA를 환원시켜 만신창이로 만들기 때문에 생명체에게 매우 유독하다. 그나마 비타민 C, 비타민 E같은 항산화제를 먹으면 활성 산소 상당수를 비활성화 시킬 수 있다.오존, 염소 살균법 등은 모두 이 활성 산소를 이용한 것이며 O2 또한 과거 지구를 지배했던 혐기성 세균들을 대부분 멸종시킨 장본인이다. 체내에 있는 백혈구 역시 세균을 죽일 때 산소를 넣어 죽인다. 그리고 정확한 산소는 산소원자가 아니라 분자인 O2이다. 그래서 생명의 기체라고도 불리기도 한다. 또한 상처에 과산화수소를 바르는 이유도 산소의 강력한 항균작용을 이용하기 때문이다산소는 보통 단백질의 주요 작용기인 설프히드릴기(-SH, thiol)를 산화시켜 불활성화시킨다. 자외선이나 가시선에 의해 들떠서 매우 강력한 산화력을 가지는 단일항산소를 생성하거나 방사선 등에 의해 활성산소가 되어버린다면 강한 반응성으로 인해 이곳저곳 산화시키게 되어 대부분의 단백질은 불활성화된다.호기성 세균이나 진핵미생물들은 호흡을 해서 산소에 대한 저항력을 가지는 게 아니다. 호흡을 하더라도 지속적으로 활성산소의 최종단계인 히드록시라디칼(HO*)이 생성된다. 광합성 세균의 경우에는 엽록소와 카로틴 등의 보조색소가 상당수의 파장 선을 흡수하기 때문에 산소가 들뜨는 상황을 방지한다. 또한 혐기성 세균에는 없는 활성 산소를 없애는 페록시다아제, 카탈라아제, 글루타티온 등이 존재한다. 그렇기 때문이나 현재 이 글을 읽고 있는 당신이나 모든 호기성 세균이 산소가 존재해도 사멸되지 않는 것이다.사실 생물의 발생 초창기에는 산소를 필요로 하지 않는, 오히려 산소가 독이 되는 혐기성 박테리아가 주류였다. 그러다가 엽록소가 나타나면서 산소를 대량으로 만들어내는 종자들이 나타났는데, 이들은 혐기성 세균을 산소라는 독가스로 공격하여 몰아내게 된다.그리고 몇몇 박테리아가 산소에 대한 저항력과 산소를 에너지로 삼는 방법을 얻었는데, 이들은 산소를 활용하는 '호흡'을 할 수 있게 되면서 기존의 혐기성 발효작용과는 비교도 할 수 없는 막대한 에너지를 얻을 수 있었다 $(document).ready(function(){ $("#rfn-7").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-7").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-7").on("click", function(){ $("#Modalrfn-7").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-7").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-7").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-7").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-7").attr("style", "display: none;"); }); }); [7] 포도당 대사를 기준으로 20배의 ATP를 얻을 수 있다.. 이 종류들이 다른 세포들과 공존하면서 미토콘드리아가 나타나게 된다. 물론 혐기성 생명체는 아직 곳곳에 존재한다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-8").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-8").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-8").on("click", function(){ $("#Modalrfn-8").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-8").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-8").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-8").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-8").attr("style", "display: none;"); }); }); [8] 대표적으로 파상풍균, 보툴리누스 균이 있는데 파상풍균의 경우 흙속 산소가 거의 없는 생태에서 포자 상태로 있고 보툴리누스의 경우 가공된 소시지나 밀봉이 불량하거나 오래된 통조림 등에 존재한다.이 산소의 양이 지구상의 생물체의 크기를 결정하는 데에 상당히 크게 기여했다는 연구 결과가 나왔다. 실제로 우리가 생각하는 큰 생물 $(document).ready(function(){ $("#rfn-9").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-9").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-9").on("click", function(){ $("#Modalrfn-9").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-9").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-9").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-9").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-9").attr("style", "display: none;"); }); }); [9] 과거에 살았던 거대한 생물이라고 하면 흔히들 공룡을 떠올리기가 쉽지만 의외로 공룡은 산소의 양, 즉 산소 농도와 상관이 크게 있지는 않다. 산소의 양과 상관있는 동물종은 곤충을 비롯한 절지동물이며 산소의 양이 많았던 석탄기의 메가네우라, 풀모노스코르피우스, 아르트로플레우라를 비롯한 유명한 생물들이 그 증거. 이 살던 시대에는 공통점 하나가 있었는데 당시 산소의 양은 지금의 지구의 산소의 양보다 훨씬 많았다는 것 $(document).ready(function(){ $("#rfn-10").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-10").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-10").on("click", function(){ $("#Modalrfn-10").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-10").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-10").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-10").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-10").attr("style", "display: none;"); }); }); [10] 하지만 페름기 대멸종이 끝난 이후인 트라이아스기에는 현대보다도 더 적었다. 이때 폐의 구조 때문에 타 동물들보다 호흡이 유리했던 공룡이 우점종이 되었다는 설이 있다.. 그 이유는 미생물들이 나무를 효율적으로 분해하는 방법이 없었다는 것이었다. 그 덕분에 공기 중에 이산화탄소가 많이 적었고 나무를 분해하는 효율적인 방법을 미생물이 사용하기 전까지는 생물이 매우 클 수 있는 큰 조건이 되었다. 당연히 환경도 많이 따라주었다.박테리아가 좀 더 진화하여 염화나트륨 같은 것을 분해해서 염소를 자연적으로 만들 수 있게 되면 산소 생물들은 혐기성 생물들이 그랬던 것처럼 궤멸당한다. 그러나 산소보다 반응성에서 밀리고 결합 방식이 극히 단순한 염소로 물질 대사를 할 수 있는지는 불투명하다. 이게 가능하더라도 결국 대기에 풍부한 산소에 전자를 빼앗길 가능성이 높아질 테니 염소는 중간 대사 물질로 사용될 가능성이 높다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-11").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-11").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-11").on("click", function(){ $("#Modalrfn-11").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-11").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-11").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-11").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-11").attr("style", "display: none;"); }); }); [11] 대기 중에 산소가 없고 액체 물이 없으며 염소 이온이 풍부한 행성이라면 가능할지도 모른다.지구의 산소는 대부분 숲이 생산한다는 이야기가 있지만 틀린 사실이다. 숲에서 생산된 산소는 대부분 다시 그 숲의 생태계가 소비한다. 아마조니아가 지구의 허파로 불리지만 지구 전체에 산소를 공급하고 있지는 않다. 남조류 같은 해양 플랑크톤이 온실가스를 이용하여 지구 생태계를 유지시키는 산소의 대부분을 생산하고 있다. 즉슨 지구의 허파는 사실 숲이 아니라 바다다. 지구상에 산소가 지금만큼 존재하지 않던 시절, 산소를 부산물로 만들어내며 생존해나가던 생물들은 엽록소 기반의 해양/육상 식물들과 바로 바다의 플랑크톤 조류들인데, 사실은 규모상 조류들이 만들어내는 산소량이 압도적으로 많다.반응성이 높아 산화력이 강한, 특히 고농도의 산소는 막강한 무기이다. 태평양 전쟁 당시 구 일본 해군이 야간해전에서 미 해군의 중,경순양함과 구축함에 빈번히 막대한 피해를 줬던 무기도 추진제로 산소를 사용한 산소어뢰였는데 산소의 강력한 반응력을 억제해 담아야 했으므로 당시 고도의 기술력을 요구했는데 일본군은 그것을 이루어냈고 고농도의 산소를 이용해 무기화하는데 성공했다. 다만 너무도 위험한 물질이라 사고가 잦았던 탓에 결국 폐기되었다고 한다. 자세한 사항은 해당 문서 참고.당연한 말이겠지만 조연성이 엄청나다. 애초에 연소가 산소 때문에 발생한다는 사실을 잊지 말자. 무시할 수도 있겠지만 액체 산소는 엄청난 조연성 물질이다. 순수한 산소를 기화하며 내뿜기 때문에 액체산소에 담갔다 뺀 것에 불을 붙이면 뭐든지 불탄다. 심지어 금속도 불탄다. 다만 휘발유처럼 액체산소 자체에 불이 붙는 것은 아니고 기화하며 발생한 순수한 산소가 폭발적으로 반응하는 것.3.1. 부족할 경우[편집]대부분의 지구상의 생명체는 산소를 유기물 분해에 사용해서 에너지를 만들기 때문에 부족하거나 없다면 죽게 된다. 게다가 생명을 유지할 수 있는 시간도 매우 짧다. (혐기성 세균만 예외적으로 산소를 필요로 하지 않는다.) 인간의 경우 산소가 없으면 불과 4분 이내로 싸늘한 시체가 된다. 물론 예외는 있다. 잠수부 등 숨을 참는 게 익숙한 사람은 5분 이상 숨을 참기도 한다. 물론 산소자체가 부족하다면 결국 조금 더 버틴다는 것이지 끝내 죽는 건 변함이 없다.일반인 기준으로 공기 중의 산소 농도가 18% 미만이 되면 민감한 사람들은 두통이 시작되며, $(document).ready(function(){ $("#rfn-12").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-12").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-12").on("click", function(){ $("#Modalrfn-12").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-12").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-12").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-12").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-12").attr("style", "display: none;"); }); }); [12] 그래서 여러 산업체에서는 밀폐된 공간에서 작업 시 반드시 그 공간에 산소 농도를 측정하도록 하고 있으며, 측정된 산소 농도가 18.5% 미만으로 나오면 작업을 중지시키거나 송기마스크를 반드시 착용한 상태로 작업하도록 하고 있다. 15% 까지 떨어지면 현기증이 나고 시력이 저하되며, 몸은 부족한 산소를 보충하기 위해 호흡수가 급격하게 증가한다. 이보다 더 떨어지면 지능이 급격하게 떨어지고 운동능력이 급격하게 감소한다. 12% 미만이 되면 단시간만 노출되어도 위험해지며 의식을 잃을 수 있고 7% 이하면 사망한다.아예 산소가 없는 경우 대부분의 사람은 의식을 3분을 채 유지하지 못하며, 보통 2분 내로 호흡곤란으로 실신한다. 물론 실신하고 바로 죽는 건 아니고 5분 이상은 버틸 수 있다고는 하지만 운좋게 살아난다 해도 뇌에 5분 이상 산소가 공급되지 못하면 높은 확률로 식물인간 상태에 빠져 죽기만을 기다리게 되거나, 운이 좋다고 해도 뇌세포가 파괴되어 영구적인 후유증을 가지게 된다. 또한 사람이 폐활량을 아무리 키워도 3분을 못 가고 기절하는 건 같으며 실신한 뒤엔 10분을 넘기지는 못한다. 운동선수나 폐활량이 선천적으로 큰 사람이 3~4분 이상 숨을 참는 경우도 있으나, 대부분 심박수가 적은 매우 안정된 상태에서나 나오는 기록이기 때문에 산소가 부족해 정신적으로 극한 상황에 내몰리면 저 기록의 반이라도 나오면 다행인 수준이다.기본적으로 고도가 높아질수록 공기의 양은 적어지기에, 높은 곳에서는 평소와는 다른 호흡법으로 보다 많은 산소를 섭취하고 많은 물을 마셔야 하며, 너무 과도한 움직임은 사람을 산소부족에 빠트릴 수 있으므로 주의해야 한다. 고산 지대에 살고 있는 사람들은 이런 산소 부족 현상을 해결하기 위해 평지에 사는 사람들보다 산소를 더 많이 받아들일 수 있게 많은 적혈구를 가지거나(그래서 고산지대 사람들은 얼굴이 붉다.) 혹은 횡격막 근육이 발달해 있는 등 최적화되었다.낮은 산소농도는 연소에 악영향을 주어서 연료 불연소로 인해 연비가 줄어들기도 한다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-13").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-13").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-13").on("click", function(){ $("#Modalrfn-13").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-13").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-13").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-13").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-13").attr("style", "display: none;"); }); }); [13] 그럼에도 불구하고 비행기들이 가능한 고고도로 나는 이유는 공기저항이 줄어드는게 항속거리에 더 큰 영향을 주기 때문이다. 대전기 레시프로 전투기가 100이면 100 과급기를 달고 나오는 게 바로 이것 때문. P-38, P-47, P-51이 고고도 전투를 무리 없이 진행 할 수 있던 이유가 바로 이것.호기성 생물에게는 좋지 않지만, 반대로 산소가 없으면 산화반응이 없으므로 무생물인 물건을 보존하기 좋아진다. 고문서를 보관할 때나 산화가 좋은 영향을 주지 않는 정밀 부품 공정에서는 일부러 저산소 챔버를 사용하기도 한다.3.2. 과다할 경우[편집]산소 농도가 매우 높아지면 생물체가 거대해 진다. 과거에 산소농도가 정말 높았을때 공룡 등 생명체들의 크기가 컸다. 4m 짜리 거북 화석인 아르켈론도 있다. 산소 농도가 줄어든 시기로 산소가 높아 운석충돌로 전 지구적 화재가 발생하면서 공룡이 멸망한걸로 추정된다. 고생대에는 고사리도 엄청 번성했으나 현재는 그렇지 않다. 산소농도는 환경오염으로도 낮아진다.# 현재 실험으로도 곤충 같은 걸 산소농도를 높여보면 크기가 평균 이상 커진다. 산소가 생명체를 살리긴 하지만 노화를 일으킨다고 보기도 한다. 즉, 수명이 짧아지는 것. 하지만 개발, 벌목 등으로 인한 지구 온난화로 산소 농도가 줄어들고 있다.약간 높은 산소 농도는 기분을 고조시키고 피로도는 감소하면서 운동능력과 지능까지 높여줄 수 있다. 특히 폐가 없이 대류현상으로 호흡하는 곤충류는 몸집도 커질 수 있다.그러나 공기 중 산소의 압력과 농도가 너무 높아지면 생명이 위험할 정도로 문제가 발생한다. 1기압 기준 산소함량 60% 이상의 기체를 흡입하면 산소가 혈장에 직접 용해되며 세포는 혈장에 용해된 산소를 쓰면 적혈구의 헤모글로빈은 계속 산소 포화상태를 유지하기 때문에 생명활동의 부산물인 이산화 탄소를 운반할 수가 없고, 체내에 축적된 이산화 탄소가 혈장에 용해되어 탄산화하면서 혈액을 급격히 산성으로 만들며 각 장기에 악영향을 끼치는데, 이를 산소 중독이라한다.생물에게 무엇보다도 가까이 있는 맹독은 산소다. 생명체가 살아가기 위해서는 산소가 필요하지만 그 농도는 40% 이하여야만 한다. 100%의 순수한 산소는 맹독으로, 생명체에 있어 치명적이다. 고농도의 산소는 신체의 세포에게서 전자를 빼앗아서 조직을 차례차례 파괴해간다. 대량으로 들이마시면 우선 손발의 말단부터 마비되며, 일어설 수 없게 되고, 곧 안구의 모세혈관이 터지며 실명하게 된다.그렇다면 약간 높은 산소 농도만 유지하면 되지 않는가라고 생각할 수도 있으나 이런 높은 산소농도에 장시간 노출되면 반대로 활성 산소의 증가로 인한 세포 손상으로 이어진다.따라서 건강을 위해서는 산소 농도는 20~22% 사이를 유지하는것이 가장 좋다고 보고있다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-14").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-14").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-14").on("click", function(){ $("#Modalrfn-14").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-14").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-14").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-14").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-14").attr("style", "display: none;"); }); }); [14] 지구의 산소 농도는 약 21% 정도이다. 다만 몸에 이상이 있으면 치료를 위해서 고농도 산소에 잠깐 노출되는 고압산소치료법을 사용하는 정도이다.게다가 산소는 연소(燃燒)와 깊은 관계가 있다. 당장 연소란 것은 산소와 그 물질의 구성분자가 화학반응을 일으킨다는 것이다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-15").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-15").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-15").on("click", function(){ $("#Modalrfn-15").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-15").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-15").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-15").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-15").attr("style", "display: none;"); }); }); [15] 예를 들어 메탄을 연소시킬 경우 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O따라서 공기 중 산소 비중이 높아질수록 무언가가 산화될 확률도 높아지게 된다. 단순한 말이지만 실로 무서운 의미를 담고 있는데, 산소가 충분하면 산화할 수 있는 모든 물질이 폭발적인 연소가 가능하다는 이야기다. 한마디로 말해 산소가 과잉하면 거의 모든 물건에 간단한 전기 스파크나 가열만 주어지더라도 불바다가 된다는 이야기. 심지어 철 같이 평소에는 산화하더라도 녹 스는 데서 그치는 물건도 불탄다. 당장 강철파이프 내부에 용접봉을 채워넣고 산소를 불어넣기 시작한 다음 불을 붙이면 횃불이 된다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-16").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-16").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-16").on("click", function(){ $("#Modalrfn-16").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-16").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-16").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-16").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-16").attr("style", "display: none;"); }); }); [16] 실제 가스 절단은 열로 철을 녹이는 게 아니고, 철을 가열한 후 고압 산소로 철의 산화열로 절단하는 것이다. 그리고 고압 산소로 산화된 철은 녹는점이 그냥 철보다 낮기 때문에 철이 연속적으로 산화되면서 계속 녹게 되는 것이다. 꼭 순수한 산소뿐만 아니라 산소 원자가 덕지덕지 붙은 물질 치고 안전한 물질은 거의 없다. 질소까지 같이 붙어있으면 금상첨화. 산소가 생명을 유지하는 데 꼭 필요한 물질이라는 것은 1기압의 대기중에 0.2기압만큼 섞여 있는 그 산소가 그렇다는 것이지, 순수한 산소는 독극물로 분류된다. 고압 순산소는 유기물도 급격히 산화시킬 수있으며 이는 생체조직이라고 다를 바가 없기에 고압순산소를 직접 흡입하면 죽는다. 일산화탄소 중독환자에게 고압산소요법을 쓰는 것은 당장 막아야할 일산화탄소의 독성이 너무 강하기 때문일뿐 산소에 독성이 없기 때문이 아니다.아폴로 계획의 아폴로 1호에서 사상자가 발생한 이유도 바로 순산소 $(document).ready(function(){ $("#rfn-17").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-17").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-17").on("click", function(){ $("#Modalrfn-17").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-17").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-17").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-17").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-17").attr("style", "display: none;"); }); }); [17] 우주선을 경량화하기 위해 우주선이 버텨야 하는 내부 기압을 0.3기압으로 줄이는 대신 우주인들의 호흡을 위해 순산소를 사용했다. 위험천만한 짓이었고 이 사고 이후로 폐기. 정확히는 0.3기압의 순산소는 산소의 밀도가 지상 대기와 비슷하여 상대적으로 덜 위험하나, 지상에서 우주공간에서 선체에 가해지는 압력을 시험해보기 위해 순산소로 1.3기압을 채워넣은 것이 문제가 되었다. 거기에다가 하필 테스트 도중 장비에서 스파크가 튀어 그 많던 산소에 불이 붙었고, 불이 붙었다는 교신 이후 몇초 만에 캡슐이 폭발했다. 거기에 해치를 여는데만 90초가 걸리는 구조였다. 이후 우주선들은 지상에서는 대기와 같은 공기 조성을 유지하다 발사 이후 일정고도 이상이 되면 순산소로 대기조성을 바꾸는 방식을 사용하게 되었다. 이와 별개로 해치를 여는 데 걸리는 시간을 7초로 줄였다고 한다. 때문에 전기가 통하는 전선 피복이 약간 벗겨진 사소한 문제가 바로 대화재로 연결되었기 때문이다. 다만 용광로 같은 극단적인 상황에서는 순산소 환경으로도 모자라 아예 액체 산소를 들이붓는다.하지만 모든 물질은 연소범위가 정해져있기 때문에 오히려 과잉산소공급이 소화효과가 될 수 있다. 대체적으로 5~80퍼 정도의 산소농도의 연소범위가 위험한 물질들(아세틸렌, 수소가스 등)로 분류하기에 산소농도 100퍼는 오히려 연소가 일어날 가능성이 없다.그렇게 산화성이 높음에도 불구하고, 산화력이 더욱 강한 녀석인 플루오린과 만나면 산소가 오히려 산화된다. 전기음성도 문서 참고. 정확히는 반응성이 높은 두 물질이 반응하여 OF2가 되는 것이다.4. 기타[편집]
대부분의 지구상에 있는 철은 수십억년의 지구 역사동안 산소에 노출되어 산소와 결합한 산화철 상태로 철광석, 사철 형태로 발견된다. 환원을 시키는데 과거에는 숯, 현대에는 코크스를 쓰는데 여기에 있는 탄소가 산소와 결합해 이산화 탄소가 되어 날라가며 산소를 없애는 것. 이과정에서 탄소가 철에 첨가되면서 경도가 높은 주철, 무쇠가 되는데 경도가 높아 잘깨지므로 이때는 반대로 탄소를 없애 강철로 만들기 위해 산소를 주철을 녹인 쇳물에 불어넣는다.강철은 산업의 쌀로 불릴 정도로 어마어마한 양이 쉴새없이 생산이 되므로 이에 필요한 산소도 엄청난 양을 제철소에서 분별증류로 쉴새 없이 공기에서 뽑아낸다. 그냥 공기를 냉각시키면서 온도에 따라 액체 산소가 뿅하고 튀어나오는 것. $(document).ready(function(){ $("#rfn-18").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-18").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-18").on("click", function(){ $("#Modalrfn-18").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-18").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-18").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-18").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-18").attr("style", "display: none;"); }); }); [18] 이 온도 근방에서 액체 질소도 얻는데 제철공업에서 딱히 질소가 필요가 없지만 같이 튀어나오므로 액체질소 자체는 단가가 매우 낮다. 보관, 운송비가 높을뿐. 제철소에서 규모의 경제가 돌아가기 때문에 가장 저렴한 공업용 순수 산소 공급원이 되므로, 제철 공업 외에 순수 산소는 이 과정에서 얻는다.산소원자가 3개 결합하면 O3가 되면서 오존이 된다.물은 수소와 산소의 결합체이므로 식물의 광합성 과정을 통해 물에서 산소가 분해되기도 한다. 전기 분해도 그렇다.고압용기에 주입시 지정색상은 공업용은 녹색, 의료용은 백색이다.대중매체 에서 물과 함께 파란색으로 묘사되는 경우가 있는데 물같은 경우엔 단순히 빛의 성질 때문이지만 산소는 실제로 90K 이하의 온도에서는 파란빛을 띤다. 물론 기체 상태에선 어림없다. 반면 위키백과나 맥머리 유기화학 기본서의 컬러로 된 분자 모형 그림에서는 산소 원자를 빨간색으로 그리고, 파란색은 질소가 가져가는 경우가 많다.매연이 심한 도시에는 산소도 팔았다. 1980년대 일본 대도시에선 50엔에 3리터 산소를 공급하는 산소 자판기가 유행했고 2000년대 한국 대도시에서는 200ml 산소 캔이 길거리에서 팔렸다. 2020년대에는 중국 대도시 지역에서 비슷한 제품이 팔린다.매우 희귀하게 [math(\text{O}_4)]의 분자구조(사산소)도 생길 수 있다고 1924년 예측되었는데, 오존보다도 불안정하게 생긴 구조 탓에 2001년에야 발견되었다. 다만 그 수명은 매우 짧으며, 고온고압의 환경에서는 오히려 사산소를 건너 뛰고 팔산소(Octaoxygen) 형태로 응집해버리고 말아서 사산소의 형태는 아직도 정보가 많이 알려져 있지 않다.5. 각종 매체에서의 산소[편집] 바키 시리즈의 야나기 류코는 지구에서 가장 강력한 독이라고 칭하면서 저농도의 산소를 무기로 사용하기도 했는데, 저농도는 사실 대기랑 농도가 같기에 독의 역할도 하지 못한다. 크라우저 2세가 공기 중의 이산화 탄소를 겁탈하면 CO2 + Ra(레이프)의 화학 반응 공식으로 Cr2인 크라우저 산소, 다시 말해 크롬이 생성된다. 샤이니의 타이틀곡 제목은 산소 같은 너 이다. 이영애가 출연한 아모레퍼시픽 마몽드의 명 카피는 산소같은 여자 $(document).ready(function(){ $("#rfn-19").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-19").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-19").on("click", function(){ $("#Modalrfn-19").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-19").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-19").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-19").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-19").attr("style", "display: none;"); }); }); [19] 신봉선은 봉숭아학당에서 탄소 같은 여자라고 자칭했다. 영국의 글램 락밴드 더 스위트의 78년 히트곡 Love Is Like Oxygen이 있다. 빌보드 싱글차트 8위에 올랐다. 죠죠의 기묘한 모험 6부의 최종전에선 엠포리오가 웨더 리포트의 디스크로 산소 농도를 100%로 만들어 푸치를 쓰러트린다. 레이브(만화)에서 나오는 다크블링 화이트키스는 산소를 조종할수 있다. 작중에서 레이나(레이브), 사천마왕 아수라가 사용한다. Oxygen Not Included는 이름부터 대놓고 산소미포함이라는 이름을 가졌으며 그만큼 산소가 중요하다.하지만 후반부되면 산소과포함에 똥물미포함이 된다. 피크민 시리즈의 어느 별(PNF-404)은 산소 농도가 너무 높아 작중 등장하는 우주인에게 치명적인 수준이다. 때문에 작중 등장하는 우주인들은 PNF-404에서 전부 우주복을 입고 활동하는데, PNF-404가 사실은 지구이고 이들은 오래 전에 지구를 떠나 외계에 정착한 인류라는 떡밥이 나오는걸 보면 아이러니하다. 그런데 인류와 함께 외계에 정착한 개들은 오랜 시간이 지나도 PNF-404의 산소를 멀쩡히 견딘다. 
흑연 다이아몬드: 탄소 원자들이 모두 결합력이 강한 공유결합으로 구성되어 있는 데다가, 동일한 간격, 동일한 각도의 구조를 이루고 있기 때문에 아주 단단하다. 한편, 흑연은 층상의 구조로 되어 있으며, 층간은 반데르발스 결합이라는 약한 결합으로 이루어져 있기 때문에 경도가 다른 것이다. 그래핀(graphene): 최근 연구 주제로 각광받는 탄소 동소체 중 하나로, 흑연의 층상 구조 중 '층'부분이다. 이를 흑연으로부터 분리해내는 방법은 바로 물리적으로 분리하는 것이다. 그냥 연필 쓰듯이 흑연을 문지르면 된다. 단 그 연필의 크기가 나노 사이즈일 뿐. 더 효율적인 방법도 있는데 테이프에 흑연을 바르고 살살 문지르는 것이다. 별로 어렵지는 않은데, 흑연 덩어리에 셀로판 테이프를 붙였다가 떼어낸 후 다른 테이프 한 장을 가져와 흑연이 묻어있는 테이프에 붙였다, 떼어냈다를 반복하면 된다. 그 후 전자 현미경으로 사용하면 그래핀을 관찰할 수 있다. 소련을 필두로 구 공산권에서 쓰던 RBMK 원자로의 감속재로 사용하기도 했다. 풀러렌: 비교적 최근 $(document).ready(function(){ $("#rfn-11").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-11").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-11").on("click", function(){ $("#Modalrfn-11").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-11").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-11").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-11").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-11").attr("style", "display: none;"); }); }); [11] 1985년 발표에 발견된 탄소 동소체이다. C60으로 표현하는데, 축구공의 구조와 완전히 동일하다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-12").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-12").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-12").on("click", function(){ $("#Modalrfn-12").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-12").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-12").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-12").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-12").attr("style", "display: none;"); }); }); [12] C70인 풀러렌도 있다. 각 꼭지점을 탄소 원자로 대체하고 그 점을 잇는 선분을 공유결합으로 생각하면 된다. 이름은 비슷한 구조의 돔을 만든 건축가 풀러의 이름에서 따왔다. 풀러렌 내부에 타 원자를 가둔다든가 하는 식으로 응용 연구가 지속되고 있다. 대표적인 예로는 La2C60. 즉, 란타넘을 풀러렌에 가둬놓은 것이다. 한때 창의력 올림피아드 등 화학 관련 경시대회에서는 풀러렌의 성질을 나열하고 그 응용방법을 묻는 문제가 수없이 쏟아져 나왔다. 론스달라이트(lonsdaleite): 지구상에서 발견된 물질 중 압축 항복강도가 가장 높다. 콘크리트는 10~80MPa, 다이아몬드는 90~120GPa의 압축 항복강도를 가진다면, 론스달라이트는 무려 152GPa 이상의 압축 항복강도를 가진다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-13").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-13").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-13").on("click", function(){ $("#Modalrfn-13").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-13").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-13").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-13").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-13").attr("style", "display: none;"); }); }); [13] Physical review letters (2009) "Polycrystalline aggregates of diamond with lonsdaleite from Yakutian (Sakhan) placers". Mineral. Zhurnal. 7: 27–36. 탄소나노튜브 사이클로카본(cyclocarbon): 이름 그대로 탄소 원자들만의 연결로 이루어진 고리형 분자이다. 따라서 벤젠이나 사이클로알케인과는 엄연히 다른 분자이며 탄소 동소체이다. 본래는 이론 상으로만 제안되던 물질이었으나 2019년 8월 영국의 연구진이 18개의 탄소 원자로 이루어진 9각형 형태의 안정한 사이클로카본을 실제로 합성해 냈음을 발표하면서 앞으로 활발한 연구가 이루어질 전망이다. 기타바리에이션, 즉 동소체가 꽤 많기 때문에 실험실에도 순수한 탄소만 여러 형태로 있을 정도다. 사실 유기를 전공하지 않아도 탄소는 어디서든지 튀어나올 수 있다. 탄소 전극도 있고, 흑연 가루(graphite)도 있고, 촉매로 쓰는 숯(charcoal)도 있고, 연마제로 쓰는 다이아몬드 $(document).ready(function(){ $("#rfn-14").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-14").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-14").on("click", function(){ $("#Modalrfn-14").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-14").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-14").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-14").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-14").attr("style", "display: none;"); }); }); [14] 보석으로 사용되는 다이아몬드는 드물고, 비교적 저품질이라 판매하기 부적합한 경우에는 박살내서 사용한다. 샤프심이나 사포에 사용되기도 한다. 가루도 있다. 연구 주제에 따라 이 문단에 소개한 형태의 탄소를 죄다 들고 실험하는 방도 있다.3. 용도[편집]3.1. 제철[편집]제철제강에서 철을 제외하곤 가장 중요한 원소이다. 애초에 철강에서 강이 탄소강을 의미한다. 탄소가 빠진 순수 철은 무르다 못해 대충 손으로 주물러도 모양이 변할 정도로 약하다. 그러나 탄소가 1% 이하로만 함유되어도 철 원자와 강한 결합을 형성하여 산업의 쌀이라 불리우는 탄소강을 만들게 된다. 대학 과정에서 전공으로 철강이나 제철제강을 배우다 보면 다른 금속 원자들보다 탄소를 더 많이 볼 수 있을 정도로 중요하다. 제강 과정에서 코크스라는 숯과 비슷한 원자재를 넣고 철과 같이 녹이면 탄소가 발생하여 산화철을 환원시킴과 동시에 철에 탄소를 불어넣어 탄소강을 만들게 된다. 탄소가 거의 모든 원자와 쉽게 결합되기 때문에 합금을 만들어도 합금을 위해 넣은 원자들이 철이랑 결합할 것이라고 생각하기 쉽지만 그놈들도 대부분 탄소와 결합한다. 철이랑 결합해도 보통 철-탄소-합금원소 이런 형식이다. 결국은 우리가 고맙게 사용하고 있는 거의 모든 금속제품은 탄소의 작품인 것.참고로 대장간에서 강철을 만들때 철과 함께 탄소 함량을 적절히 조절해야 한다. 산업용 철의 탄소 함유량이 약 2.11%이하로 줄여야 하며 그 이상은 주철용 철이 되어버리고 5%이상은 산업용으로는 못쓰는 철(이른바 똥철)이 되어버린다. 대약진 운동과 토법고로 문서 참고. 토법고로는 철을 생산한답시고 철 이외의 놋그릇이나 젓가락 같은 것까지 전부 넣어서 똥철로 만들어 버렸다. 그리고 제철 업무를 맡은 기술자들은 죄다 농민이라 탄소 함량을 조절하는 방법은 몰랐다.3.2. 초경재료[편집]소결탄화물, 초지립이라는 특수한 초경재료를 만드는 데 쓰이기도 한다. 소결탄화물은 텅스텐을 탄화시킨 탄화텅스텐을 주재료로 해서 만들며, 초지립은 보라존과 함께 인조 다이아몬드 가루로서 쓰인다.3.3. 탄소섬유[편집] 4. 방사성 동위원소[편집]탄소의 방사성 동위원소는 베타선을 주로 내는 베타선원이나 탄소-11의 경우 약간의 감마선 역시 같이 방출한다.C-11 반감기방출 방사선위해등급비방사능D값20.4 분베타선(+)(99.8 %)3(Yellow)3.10 × 1019 Bq·g-16×10-2 감마선(0.2 %)C-14 반감기방출 방사선위해등급비방사능D값5730 년베타선(-)(100 %)4(Green)1.65 × 1011 Bq·g-15×101주로 연대측정에 사용되는 동위원소이며 방사성 탄소 연대측정법은 탄소-14의 남은 양으로 연대를 측정하는 방식이다.요소호기검사(urea breath test)에도 사용된다. 요소의 중심 탄소가 탄소-14로 된 요소를 마셔서 헬리코박터 파일로리가 위장에 있는지 보는 검사법이다. 이 균이 생성한 요소분해효소(urease)가 요소를 분해하고 탄소-14가 들어간 이산화 탄소를 생성하는지 보는 실험이다.5. 관련 문서[편집] 초전도체 탄화수소 $(document).ready(function(){ $("#rfn-15").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-15").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-15").on("click", function(){ $("#Modalrfn-15").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-15").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-15").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-15").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-15").attr("style", "display: none;"); }); }); [15] 보면 알겠지만 탄화수소 문서용 틀이 따로 있다. 
라틴어 Kalium 영어 Potassium 중국어 鉀 일본어 カリウム $(document).ready(function(){ $("#rfn-1").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-1").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-1").on("click", function(){ $("#Modalrfn-1").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-1").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-1").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-1").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-1").attr("style", "display: none;"); }); }); [1] 앞 부분 'カリ'만 따서 '가리'라고도 불렀는데(예:청산가리), 노인들 중 일부는 이 '가리'에 익숙해서 '가리'라고 하지 않고 '칼륨'이라고 하면 못 알아들을 수도 있다. 그리고 농촌에서 비료성분을 읽을 때 '가리'라는 단어를 더 많이 쓴다. $(document).ready(function(){ $("#rfn-2").bind("contextmenu",function(e){ $("#Modalrfn-2").attr("style", "display: block;"); return false; }); $("#Modalrfn-2").on("click", function(){ $("#Modalrfn-2").attr("style", "display: none;"); }); $("#rfn-2").bind("touchend", function(){ $("#Modalrfn-2").attr("style", "display: block;"); }); $("#Modalrfn-2").bind("touchstart", function(){ $("#Modalrfn-2").attr("style", "display: none;"); }); }); [2] 표준국어대사전에선 칼리의 음역어로서 加里를 제시하고 있다. 에스페란토 Kalio [Clock]
염소 기체.
고압 상태에서 액화된 염소.
그리스어에서 황록색을 뜻하는 단어 Chloros에서 따서 Chlorine(클로린)이라고 1810년 험프리 데이비(Humphry Davy, 1778 ~ 1829)가 명명했다. 보통 소금물이나 액체 소금을 전기분해시켜서 얻는다. 자극적인 냄새가 나는 황록색 기체로, 산화제·표백제·소독제로 쓰며, 물감·의약품·폭발물·표백분 따위를 만드는 데 쓴다.
우리 몸에 필수적인 원소 중 하나이기도 하다. 당장 위액의 주성분만 해도 염산이다. 이외에 시냅스상에서 억제성 신경전달물질인 GABA로 인해 유입되는 음이온의 역할을 한다. 즉, 신경을 자제시키는 역할. 대부분은 염화나트륨의 형태로 섭취하게 된다. 또한 타액의 주요 효소인 아밀레이스에도 함유되어 있다.
원소 기호는 Cl[1]로 HCl(염산), NaCl(소금), CaCl2(제설제) 등 일상에서 흔히 볼 수 있는 물질들의 구성 요소다. 간혹 CL이나 CI[2][3]로 오기되는 경우가 있다. 표준 원자 모형색은 ‘연두색(lime green)’.
할로겐족 원소가 다 그렇듯이, 염소도 독성이 강하다. 흡입한 염소 가스는 폐로 들어가 몸속의 물과 반응, 염산이 되고 이렇게 생긴 염산은 말 그대로 폐를 녹여서 무지막지한 고통과 호흡곤란을 일으킨다. 액체염소도 마찬가지로 독성이 있어서 피부에 닿으면 그 부분이 염증을 일으킨다.
일상 생활에 자주 쓰이는 합성 플라스틱인 PVC의 C가 바로 염소인데, 화재가 발생하면 염소가 공기 중의 수소와 결합해 염산을 생성한다. 때문에 기도를 심하게 손상당할 수 있으므로 젖은 수건으로 호흡기를 보호해야한다.
이런 성질 때문에 독가스를 합성하는데 사용되기도 한다. 포스겐과 겨자 가스 문서 참조. 독가스가 처음으로 본격적으로 사용된 곳은 제1차 세계 대전 벨기에 전선이었는데, 이 때 바로 염소 가스가 사용되었다. 참호전 교착상황을 타개하기 위해 독일군이 먼저 뿌려댔고, 이에 뒤질세라 연합군도 같이 뿌려댔다. 당시 벨기에 전선의 야전병원에는 피를 토하는 기침과 함께 폐찌꺼기를 뱉어내는 중증 중독환자가 넘쳐났다고 한다. 전설같은 일화가 또 있는데 폴란드에 위치한 오소비에츠 요새 전투 당시 난관에 부딪힌 독일군들이 최후의 수단으로 요새 안에서 완강하게 저항하는 러시아군을 소탕하기 위해 염소 가스를 살포했지만, 오히려 염소 가스로 인해 화학 화상을 입은 러시아군들이 죽기 직전까지 살점을 흘리며 반격하였고, 그 좀비같은 모습에 경악한 독일군들이 후퇴하는 일도 있었다.
다른 독가스들에 비해 제조 공정이 아주 간단하고 원료인 소금의 입수가 너무나 쉬워서 보통 이과생이면 누구나 만들 수 있다. 가장 쉬운 방법은 단순히 Cl- 이온이 있는 수용액을 전기분해하는 것. 교과과정에서 전기 분해 실험으로 소금물을 전기분해하여 염소 기체를 생성하는 실험을 하기도 한다. 수십분이 지나면 노르스름한 기포가 올라오는 것을 볼 수 있다. 독성이 있는 만큼 오래 실험하는 것은 좋지 않다. 미량이라서 큰 문제는 안 되지만 머리가 아플 수도 있다. 다만, 염소의 반응성이 반응성이니만큼 탄소나 백금이 아닌 금속의 전극을 사용하면 상황에 따라 전극과 반응하여 염소산염이나 염소 화합물이 생기므로 노란 기포를 구경하지 못할 때도 꽤 있다.
염소계 표백제(락스 등)와 산성 세제를 섞는 경우 염소 기체가 발생한다. 이로 인해 호흡기가 강한 자극을 받고, 세포가 파괴되어 질식사하는 사고도 자주 일어나니 주의하여야 한다. 락스를 쓸 때는 절대 다른 세제와 혼합하여 쓰지 않도록 주의하자.
독성도 강하지만, 이를 거꾸로 활용하여 인간의 생활에서 위생영위에 지대한 공헌을 한 원소이다. 당장 식수를 비롯한 용수(사용 가능한 물)에 거의 이 원소로 소독처리를 하는게 포함되는데다가 수인성 질병 차단에도 매우 큰 영향을 끼치기 때문. 또한 각종 세척 · 소독작업에도 동원되며 그 효과와 단가도 탁월해 대체제 찾기도 쉽지 않다.[4]
대한민국 수돗물의 경우 잔류 염소는 평시 0.2ppm이 기준치이며 수인성 전염병이 돌면 기준치를 0.4ppm으로 올린다. 둘 다 인체에 위험하지 않은 수준. 단, 이 수치가 정수시설에서 멀리 떨어진 수도관에서도 유지되어야 하기 때문에 실제 정수처리 시에는 더 많은 염소가 들어가게 된다. 그래서 염소 중간처리 미적용시 상수도시설과 가까운 곳의 수돗물에는 좀 더 많은 염소가 들어있을 수 있다. 수돗물 수원지인 수원 팔당호와 멀리 떨어진 강원도 등지의 수돗물에서 염소냄새가 덜 나는 이유도 이것. 냄새가 찝찝하다면 끓여서 먹으면 된다.[5]
수영장이나 수돗물 소독 약품, 그리고 우리가 주로 락스(차아염소산나트륨)라 알고 있는 살균소독제의 재료로도 쓰인다. 우리가 흔히 수영장 냄새 혹은 락스 냄새라고 알고 있는 것이 바로 염소 때문이다.[6] 화장실 변기에 락스를 뿌릴때 나는 냄새의 원인도 비슷하다.
염소의 독성 때문에 오존 소독으로 바꾸자는 주장이 가끔 보인다. 하지만 수돗물에 있는 염소의 독성이 어느 정도 위험한지에 대한 연구 결과가 불확실하며, 결정적으로 오존 소독은 비싸다. 만일 오존 소독을 하면 수도료가 많이 오를 것이다. 그리고 오존 소독은 소독 후 물이 다시 오염되는 문제도 있기에 도입하기엔 문제가 있다(염소는 모든 수도관 내에 일정 농도 이상의 염소가 포함되도록 투입하기에 소독 효과가 계속 유지된다.) 어차피 오존 소독을 해도 일정량의 염소를 넣어야 한다는 이야기, 실제로 공주시 지역에서는 이렇게 하고 있다#
하지만 염소로 소독한 수영장에 가보면 확실히 목이 칼칼한 것을 느낄 수 있다. 특히 두세시간씩 훈련을 해야하는 상황에선 최소 30분마다 나가서 숨을 쉬어주지 않으면 (천식이 있는 경우에는) 숨을 못 쉴 수도 있다. 이것은 당연한 것이 수돗물과 잔류염소를 비교해보면 수돗물은 수자원공사에 따르면 0.1mg/L를 투입하는데 수영장은 법에 따르면 0.4~1.0mg/L를 투입해야 한다. 수돗물의 4~10배 정도나 되는 데다 물의 양도 많아서 염소의 총량이 매우 많으니 목이 따갑거나 피부가 민감한 사람은 자극을 받기에 충분한 수치인 것이다. 염소 자체의 냄새는 심하지 않지만, 특유의 심한 수영장 냄새는 염소와 분비물의 질소가 반응하여 생긴 삼염화질소의 냄새이다. 즉, 수영장에 오줌을 싸면 오줌에 들어있는 요소 및 암모니아와 염소가 반응하여 삼염화질소가 만들어져서 우리가 흔히 알고 있는 수영장냄새가 난다. 물론 수영 도중 분비되어 삼염화질소를 합성하는 질소 화합물의 출처는 대부분 땀, 머리카락, 각질 등에서 비롯되므로, 꼭 누군가 수영장에 오줌을 싸야만 수영장 냄새가 심하게 나는 것은 아니니 안심하고 이용하자.
또한 냄새의 원인으로 고무 및 비닐호스에 들어있는 페놀이 염소와 반응하며 클로로페놀류의 강한 소독 냄새나 락스 냄새가 난다고 한다. 이 경우는 끓여도 냄새가 없어지지 않는다고 하니 무취식수 수도용 호스(무독성)을 사용하도록 하자.
칼코겐 원소의 일종.
산소는 단원자(중성원자) O와 상온에서 가장 안정한 동소체인 이원자 분자 O2를 모두 뜻한다. 그래서 혼동을 피하기 위해 산소 원자와 산소 분자(기체 산소)로 구분하여 사용하기도 한다. 이것은 O2 기체가 O 원소로 이루어져 있다는 것이 먼저, 그것이 O 원자 2개로 이루어진 분자로 이루어졌다는 것이 나중에 알려졌기 때문이다. 액체 산소는 연푸른 빛을 띠며 자석에 끌려오는 상자성을 띤다.[1] 표준 원자 모형색은 ‘빨간색(red)’.
산소는 플루오린 다음으로 반응성이 크다. 철이 불에 타거나 물에 닿으면 녹스는 이유도 산소 때문이다.
영국인 조제프 프리스틀리(Joseph Priestley, 1733 ~ 1804, 1774년에 발견)[2]와 스웨덴인 칼 빌헬름 셸레(1773년에 발견)[3] 두 사람이 발견했다. 발견 시기만을 따지면 셸레가 가장 먼저 발견한 셈이다. 프리스틀리는 플로지스톤설을 따랐기 때문에 자신이 발견한 새로운 공기를 플로지스톤이라고 생각했다. 프리스틀리는 자신이 발견한 새로운 공기를 앙투안 라부아지에에게 알렸고, 라부아지에의 계속된 실험을 통해 새로운 원소로 인정받아 1778년 '산소'라는 이름이 붙여졌다.
문제는 산(oxy)을 만든다(generate)고 해서 산소(oxy+gen)였는데, 일반적으로 산이라고 부르는 물질에 들어가 있는 것들은 수소이다. 즉 원래대로라면 수소와 산소를 반대로 부르는 것이 오히려 뜻에 맞다.[4] 정작 산소는 알칼리성을 띠는 수산화 이온(OH-)에 있으며, 금속 산화물이 산성 용액과 반응할 때 산화 이온이 브뢴스테드-로우리 정의에 의한 염기로서 작용하기도 한다.[예시] 당시엔 분자식 같은 체계도 없었고 화학이 이제 막 정립됐을 시기라 몰랐지만. 그래도 명명당시의 라부아지에를 조금 변호해보자면, 원소를 산화시켜서 산소를 덕지덕지 붙인 것이 protonation 되면 산이 되기는 한다. 탄산, 질산, 인산, 황산, 염소산 등등의 구조를 생각해보자. 화학에서 '산화'라고 하는 것도 원래는 '산이 된다'는 뜻이었다. 물질이 산소와 결합하는 것을 산화된다고 하는 것이 바로 그런 이유에서다.[5] 그러나 이 역시 당대 화학 지식이 부족했던 탓으로 현재는 화학에서 '산화'와 '산이 된다'의 의미가 맞지 않게 되었는데, 루이스 산염기 정의를 쓰면 어떻게 끼워맞출 수 있기는 하다.
공기 중 78%가량 포함된 질소에 이어 2번째로 많은 21% 가량 포함되어 있다. 산소가 모자라거나 너무 많으면 치명적인 문제를 일으키므로 항상 적당한 양이 적절하게 분배된 상태여야 이로운 물질이다. 지구 지각에서는 46.4%로 가장 흔하며, 지구 전체에서는 30%로 철에 이어 2번째이다.
높은 반응성으로 인해 자연상에 존재하는 거의 모든 물질이 산화물 형태로 존재하게 만들었다. 산업에 가장 많이 쓰이는 철 부터 시작해서 반도체의 주 재료인 실리콘에 이르기까지 자연상에서는 산화물로 존재하기 때문에 인류 산업의 역사는 이놈을 어떻게 환원시켜서 순수한 재료를 뽑아내나의 싸움과 다를 바가 없었다. 실제로 인류가 주로 사용한 재료를 보면 환원하기 쉬운 순서이기도 하고.[6] 그 좋은 알루미늄을 비교적 최근까지 널리 사용하지 못한 이유도 그놈의 산소가 알루미늄을 너무 좋아해서 무슨 방법을 사용해도 환원시키기 힘들었다가, 전기제련법이 발견되고 나서야 사용되었다. 이처럼 산소는 한번 반응하면 더럽게 떼어내기가 힘들다.
지구의 모든 생물체의 생명의 근원이자 독이 바로 산소다. 몇몇 산소를 필요로 하지 않는 박테리아가 있기는 하지만... 물론 O2가 필요 없다는 거지 O가 없다는 건 아니다. 특히 활성 산소는 강력한 환원제로 작용하여 생체 내의 온갖 분자들, 특히 DNA를 환원시켜 만신창이로 만들기 때문에 생명체에게 매우 유독하다. 그나마 비타민 C, 비타민 E같은 항산화제를 먹으면 활성 산소 상당수를 비활성화 시킬 수 있다.
오존, 염소 살균법 등은 모두 이 활성 산소를 이용한 것이며 O2 또한 과거 지구를 지배했던 혐기성 세균들을 대부분 멸종시킨 장본인이다. 체내에 있는 백혈구 역시 세균을 죽일 때 산소를 넣어 죽인다. 그리고 정확한 산소는 산소원자가 아니라 분자인 O2이다. 그래서 생명의 기체라고도 불리기도 한다. 또한 상처에 과산화수소를 바르는 이유도 산소의 강력한 항균작용을 이용하기 때문이다
산소는 보통 단백질의 주요 작용기인 설프히드릴기(-SH, thiol)를 산화시켜 불활성화시킨다. 자외선이나 가시선에 의해 들떠서 매우 강력한 산화력을 가지는 단일항산소를 생성하거나 방사선 등에 의해 활성산소가 되어버린다면 강한 반응성으로 인해 이곳저곳 산화시키게 되어 대부분의 단백질은 불활성화된다.
호기성 세균이나 진핵미생물들은 호흡을 해서 산소에 대한 저항력을 가지는 게 아니다. 호흡을 하더라도 지속적으로 활성산소의 최종단계인 히드록시라디칼(HO*)이 생성된다. 광합성 세균의 경우에는 엽록소와 카로틴 등의 보조색소가 상당수의 파장 선을 흡수하기 때문에 산소가 들뜨는 상황을 방지한다. 또한 혐기성 세균에는 없는 활성 산소를 없애는 페록시다아제, 카탈라아제, 글루타티온 등이 존재한다. 그렇기 때문이나 현재 이 글을 읽고 있는 당신이나 모든 호기성 세균이 산소가 존재해도 사멸되지 않는 것이다.
사실 생물의 발생 초창기에는 산소를 필요로 하지 않는, 오히려 산소가 독이 되는 혐기성 박테리아가 주류였다. 그러다가 엽록소가 나타나면서 산소를 대량으로 만들어내는 종자들이 나타났는데, 이들은 혐기성 세균을 산소라는 독가스로 공격하여 몰아내게 된다.
그리고 몇몇 박테리아가 산소에 대한 저항력과 산소를 에너지로 삼는 방법을 얻었는데, 이들은 산소를 활용하는 '호흡'을 할 수 있게 되면서 기존의 혐기성 발효작용과는 비교도 할 수 없는 막대한 에너지를 얻을 수 있었다[7]. 이 종류들이 다른 세포들과 공존하면서 미토콘드리아가 나타나게 된다. 물론 혐기성 생명체는 아직 곳곳에 존재한다.[8]
이 산소의 양이 지구상의 생물체의 크기를 결정하는 데에 상당히 크게 기여했다는 연구 결과가 나왔다. 실제로 우리가 생각하는 큰 생물[9] 이 살던 시대에는 공통점 하나가 있었는데 당시 산소의 양은 지금의 지구의 산소의 양보다 훨씬 많았다는 것[10]. 그 이유는 미생물들이 나무를 효율적으로 분해하는 방법이 없었다는 것이었다. 그 덕분에 공기 중에 이산화탄소가 많이 적었고 나무를 분해하는 효율적인 방법을 미생물이 사용하기 전까지는 생물이 매우 클 수 있는 큰 조건이 되었다. 당연히 환경도 많이 따라주었다.
박테리아가 좀 더 진화하여 염화나트륨 같은 것을 분해해서 염소를 자연적으로 만들 수 있게 되면 산소 생물들은 혐기성 생물들이 그랬던 것처럼 궤멸당한다. 그러나 산소보다 반응성에서 밀리고 결합 방식이 극히 단순한 염소로 물질 대사를 할 수 있는지는 불투명하다. 이게 가능하더라도 결국 대기에 풍부한 산소에 전자를 빼앗길 가능성이 높아질 테니 염소는 중간 대사 물질로 사용될 가능성이 높다.[11]
지구의 산소는 대부분 숲이 생산한다는 이야기가 있지만 틀린 사실이다. 숲에서 생산된 산소는 대부분 다시 그 숲의 생태계가 소비한다. 아마조니아가 지구의 허파로 불리지만 지구 전체에 산소를 공급하고 있지는 않다. 남조류 같은 해양 플랑크톤이 온실가스를 이용하여 지구 생태계를 유지시키는 산소의 대부분을 생산하고 있다. 즉슨 지구의 허파는 사실 숲이 아니라 바다다. 지구상에 산소가 지금만큼 존재하지 않던 시절, 산소를 부산물로 만들어내며 생존해나가던 생물들은 엽록소 기반의 해양/육상 식물들과 바로 바다의 플랑크톤 조류들인데, 사실은 규모상 조류들이 만들어내는 산소량이 압도적으로 많다.
반응성이 높아 산화력이 강한, 특히 고농도의 산소는 막강한 무기이다. 태평양 전쟁 당시 구 일본 해군이 야간해전에서 미 해군의 중,경순양함과 구축함에 빈번히 막대한 피해를 줬던 무기도 추진제로 산소를 사용한 산소어뢰였는데 산소의 강력한 반응력을 억제해 담아야 했으므로 당시 고도의 기술력을 요구했는데 일본군은 그것을 이루어냈고 고농도의 산소를 이용해 무기화하는데 성공했다. 다만 너무도 위험한 물질이라 사고가 잦았던 탓에 결국 폐기되었다고 한다. 자세한 사항은 해당 문서 참고.
당연한 말이겠지만 조연성이 엄청나다. 애초에 연소가 산소 때문에 발생한다는 사실을 잊지 말자. 무시할 수도 있겠지만 액체 산소는 엄청난 조연성 물질이다. 순수한 산소를 기화하며 내뿜기 때문에 액체산소에 담갔다 뺀 것에 불을 붙이면 뭐든지 불탄다. 심지어 금속도 불탄다. 다만 휘발유처럼 액체산소 자체에 불이 붙는 것은 아니고 기화하며 발생한 순수한 산소가 폭발적으로 반응하는 것.
대부분의 지구상의 생명체는 산소를 유기물 분해에 사용해서 에너지를 만들기 때문에 부족하거나 없다면 죽게 된다. 게다가 생명을 유지할 수 있는 시간도 매우 짧다. (혐기성 세균만 예외적으로 산소를 필요로 하지 않는다.) 인간의 경우 산소가 없으면 불과 4분 이내로 싸늘한 시체가 된다. 물론 예외는 있다. 잠수부 등 숨을 참는 게 익숙한 사람은 5분 이상 숨을 참기도 한다. 물론 산소자체가 부족하다면 결국 조금 더 버틴다는 것이지 끝내 죽는 건 변함이 없다.
일반인 기준으로 공기 중의 산소 농도가 18% 미만이 되면 민감한 사람들은 두통이 시작되며,[12] 15% 까지 떨어지면 현기증이 나고 시력이 저하되며, 몸은 부족한 산소를 보충하기 위해 호흡수가 급격하게 증가한다. 이보다 더 떨어지면 지능이 급격하게 떨어지고 운동능력이 급격하게 감소한다. 12% 미만이 되면 단시간만 노출되어도 위험해지며 의식을 잃을 수 있고 7% 이하면 사망한다.
아예 산소가 없는 경우 대부분의 사람은 의식을 3분을 채 유지하지 못하며, 보통 2분 내로 호흡곤란으로 실신한다. 물론 실신하고 바로 죽는 건 아니고 5분 이상은 버틸 수 있다고는 하지만 운좋게 살아난다 해도 뇌에 5분 이상 산소가 공급되지 못하면 높은 확률로 식물인간 상태에 빠져 죽기만을 기다리게 되거나, 운이 좋다고 해도 뇌세포가 파괴되어 영구적인 후유증을 가지게 된다. 또한 사람이 폐활량을 아무리 키워도 3분을 못 가고 기절하는 건 같으며 실신한 뒤엔 10분을 넘기지는 못한다. 운동선수나 폐활량이 선천적으로 큰 사람이 3~4분 이상 숨을 참는 경우도 있으나, 대부분 심박수가 적은 매우 안정된 상태에서나 나오는 기록이기 때문에 산소가 부족해 정신적으로 극한 상황에 내몰리면 저 기록의 반이라도 나오면 다행인 수준이다.
기본적으로 고도가 높아질수록 공기의 양은 적어지기에, 높은 곳에서는 평소와는 다른 호흡법으로 보다 많은 산소를 섭취하고 많은 물을 마셔야 하며, 너무 과도한 움직임은 사람을 산소부족에 빠트릴 수 있으므로 주의해야 한다. 고산 지대에 살고 있는 사람들은 이런 산소 부족 현상을 해결하기 위해 평지에 사는 사람들보다 산소를 더 많이 받아들일 수 있게 많은 적혈구를 가지거나(그래서 고산지대 사람들은 얼굴이 붉다.) 혹은 횡격막 근육이 발달해 있는 등 최적화되었다.
낮은 산소농도는 연소에 악영향을 주어서 연료 불연소로 인해 연비가 줄어들기도 한다.[13]
호기성 생물에게는 좋지 않지만, 반대로 산소가 없으면 산화반응이 없으므로 무생물인 물건을 보존하기 좋아진다. 고문서를 보관할 때나 산화가 좋은 영향을 주지 않는 정밀 부품 공정에서는 일부러 저산소 챔버를 사용하기도 한다.
산소 농도가 매우 높아지면 생물체가 거대해 진다. 과거에 산소농도가 정말 높았을때 공룡 등 생명체들의 크기가 컸다. 4m 짜리 거북 화석인 아르켈론도 있다. 산소 농도가 줄어든 시기로 산소가 높아 운석충돌로 전 지구적 화재가 발생하면서 공룡이 멸망한걸로 추정된다. 고생대에는 고사리도 엄청 번성했으나 현재는 그렇지 않다. 산소농도는 환경오염으로도 낮아진다.# 현재 실험으로도 곤충 같은 걸 산소농도를 높여보면 크기가 평균 이상 커진다. 산소가 생명체를 살리긴 하지만 노화를 일으킨다고 보기도 한다. 즉, 수명이 짧아지는 것. 하지만 개발, 벌목 등으로 인한 지구 온난화로 산소 농도가 줄어들고 있다.
약간 높은 산소 농도는 기분을 고조시키고 피로도는 감소하면서 운동능력과 지능까지 높여줄 수 있다. 특히 폐가 없이 대류현상으로 호흡하는 곤충류는 몸집도 커질 수 있다.
그러나 공기 중 산소의 압력과 농도가 너무 높아지면 생명이 위험할 정도로 문제가 발생한다. 1기압 기준 산소함량 60% 이상의 기체를 흡입하면 산소가 혈장에 직접 용해되며 세포는 혈장에 용해된 산소를 쓰면 적혈구의 헤모글로빈은 계속 산소 포화상태를 유지하기 때문에 생명활동의 부산물인 이산화 탄소를 운반할 수가 없고, 체내에 축적된 이산화 탄소가 혈장에 용해되어 탄산화하면서 혈액을 급격히 산성으로 만들며 각 장기에 악영향을 끼치는데, 이를 산소 중독이라한다.
생물에게 무엇보다도 가까이 있는 맹독은 산소다. 생명체가 살아가기 위해서는 산소가 필요하지만 그 농도는 40% 이하여야만 한다. 100%의 순수한 산소는 맹독으로, 생명체에 있어 치명적이다. 고농도의 산소는 신체의 세포에게서 전자를 빼앗아서 조직을 차례차례 파괴해간다. 대량으로 들이마시면 우선 손발의 말단부터 마비되며, 일어설 수 없게 되고, 곧 안구의 모세혈관이 터지며 실명하게 된다.
그렇다면 약간 높은 산소 농도만 유지하면 되지 않는가라고 생각할 수도 있으나 이런 높은 산소농도에 장시간 노출되면 반대로 활성 산소의 증가로 인한 세포 손상으로 이어진다.
따라서 건강을 위해서는 산소 농도는 20~22% 사이를 유지하는것이 가장 좋다고 보고있다.[14] 다만 몸에 이상이 있으면 치료를 위해서 고농도 산소에 잠깐 노출되는 고압산소치료법을 사용하는 정도이다.
게다가 산소는 연소(燃燒)와 깊은 관계가 있다. 당장 연소란 것은 산소와 그 물질의 구성분자가 화학반응을 일으킨다는 것이다.[15]
따라서 공기 중 산소 비중이 높아질수록 무언가가 산화될 확률도 높아지게 된다. 단순한 말이지만 실로 무서운 의미를 담고 있는데, 산소가 충분하면 산화할 수 있는 모든 물질이 폭발적인 연소가 가능하다는 이야기다. 한마디로 말해 산소가 과잉하면 거의 모든 물건에 간단한 전기 스파크나 가열만 주어지더라도 불바다가 된다는 이야기. 심지어 철 같이 평소에는 산화하더라도 녹 스는 데서 그치는 물건도 불탄다. 당장 강철파이프 내부에 용접봉을 채워넣고 산소를 불어넣기 시작한 다음 불을 붙이면 횃불이 된다.[16] 꼭 순수한 산소뿐만 아니라 산소 원자가 덕지덕지 붙은 물질 치고 안전한 물질은 거의 없다. 질소까지 같이 붙어있으면 금상첨화.
산소가 생명을 유지하는 데 꼭 필요한 물질이라는 것은 1기압의 대기중에 0.2기압만큼 섞여 있는 그 산소가 그렇다는 것이지, 순수한 산소는 독극물로 분류된다. 고압 순산소는 유기물도 급격히 산화시킬 수있으며 이는 생체조직이라고 다를 바가 없기에 고압순산소를 직접 흡입하면 죽는다. 일산화탄소 중독환자에게 고압산소요법을 쓰는 것은 당장 막아야할 일산화탄소의 독성이 너무 강하기 때문일뿐 산소에 독성이 없기 때문이 아니다.
아폴로 계획의 아폴로 1호에서 사상자가 발생한 이유도 바로 순산소[17] 때문에 전기가 통하는 전선 피복이 약간 벗겨진 사소한 문제가 바로 대화재로 연결되었기 때문이다. 다만 용광로 같은 극단적인 상황에서는 순산소 환경으로도 모자라 아예 액체 산소를 들이붓는다.
하지만 모든 물질은 연소범위가 정해져있기 때문에 오히려 과잉산소공급이 소화효과가 될 수 있다. 대체적으로 5~80퍼 정도의 산소농도의 연소범위가 위험한 물질들(아세틸렌, 수소가스 등)로 분류하기에 산소농도 100퍼는 오히려 연소가 일어날 가능성이 없다.
그렇게 산화성이 높음에도 불구하고, 산화력이 더욱 강한 녀석인 플루오린과 만나면 산소가 오히려 산화된다. 전기음성도 문서 참고. 정확히는 반응성이 높은 두 물질이 반응하여 OF2가 되는 것이다.
강철은 산업의 쌀로 불릴 정도로 어마어마한 양이 쉴새없이 생산이 되므로 이에 필요한 산소도 엄청난 양을 제철소에서 분별증류로 쉴새 없이 공기에서 뽑아낸다. 그냥 공기를 냉각시키면서 온도에 따라 액체 산소가 뿅하고 튀어나오는 것.[18] 제철소에서 규모의 경제가 돌아가기 때문에 가장 저렴한 공업용 순수 산소 공급원이 되므로, 제철 공업 외에 순수 산소는 이 과정에서 얻는다.
산소원자가 3개 결합하면 O3가 되면서 오존이 된다.
물은 수소와 산소의 결합체이므로 식물의 광합성 과정을 통해 물에서 산소가 분해되기도 한다. 전기 분해도 그렇다.
고압용기에 주입시 지정색상은 공업용은 녹색, 의료용은 백색이다.
대중매체 에서 물과 함께 파란색으로 묘사되는 경우가 있는데 물같은 경우엔 단순히 빛의 성질 때문이지만 산소는 실제로 90K 이하의 온도에서는 파란빛을 띤다. 물론 기체 상태에선 어림없다. 반면 위키백과나 맥머리 유기화학 기본서의 컬러로 된 분자 모형 그림에서는 산소 원자를 빨간색으로 그리고, 파란색은 질소가 가져가는 경우가 많다.
매연이 심한 도시에는 산소도 팔았다. 1980년대 일본 대도시에선 50엔에 3리터 산소를 공급하는 산소 자판기가 유행했고 2000년대 한국 대도시에서는 200ml 산소 캔이 길거리에서 팔렸다. 2020년대에는 중국 대도시 지역에서 비슷한 제품이 팔린다.
매우 희귀하게 [math(\text{O}_4)]의 분자구조(사산소)도 생길 수 있다고 1924년 예측되었는데, 오존보다도 불안정하게 생긴 구조 탓에 2001년에야 발견되었다. 다만 그 수명은 매우 짧으며, 고온고압의 환경에서는 오히려 사산소를 건너 뛰고 팔산소(Octaoxygen) 형태로 응집해버리고 말아서 사산소의 형태는 아직도 정보가 많이 알려져 있지 않다.
원소 기호 C, 원자 번호 6, 그리고 14족인 원소이다. 흑연의 결정구조는 육방정계, 공간군은 P63mc이다. 다이아몬드의 결정구조는 면심입방결정, 공간군은 Fd3m이다.
다이아몬드, 흑연 등 기본 원소 형태부터 시작해 생물을 이루는 유기물, 화석 연료, 그리고 각종 플라스틱 등의 고분자 화합물까지 지구상에서 가장 폭넓게, 많은 분야에서 사용되고 있는 원소이다. 표준 원자 모형색은 '검은색(black)' 또는 '회색(gray)'.
지구의 모든 생물체는 모두 탄소 기반으로 이루어져있다. 탄소가 아닌 다른 원소로 구성된 생물체는 현재까지 발견된 적이 없다. [1]
탄소를 포함하는 화합물의 총칭을 유기화합물이라고 한다.[2] 한편, 탄소를 포함하지 않는 화합물은 일반적으로 무기화합물이라고 불리나, 탄소의 동소체나 이산화 탄소 등의 금속탄소염은 탄소를 포함하고 있지만 예외적으로 무기화합물로 분류된다.[4]
또 활용 범위가 넓은 이유는 탄소는 결합을 최대 4개까지 안정한 형태로 형성할 수 있기 때문이다.[5] 탄소는 복잡한 형상을 하며 거의 무한한 종류의 화합물을 만드는 것이 가능하다. 왜 탄소가 이렇게 많은 화합물을 만드느냐 하면, 그것은 탄소의 원자가 가진 전자의 수 때문이다. 전자가 최대 8개 들어가는 L껍질에 4개의 전자가 배치되어 있다. 하지만 원자는 최외각 전자에 최대 수의 원자가 들어오는 것으로 안정해지기 때문에 탄소는 나머지 4개의 원자가 필요하다. 이렇게 탄소의 원자가가 4이기 때문에 탄소끼리 공유결합을 만들며, 게다가 수소 원자나 산소 원자와 결합하는 것으로 여러 가지 성질의 분자가 만들어지는 것이다.[6] 다른 원소들은 결합의 개수가 더 적거나, 더 많이 형성한다 해도 탄소만큼 이루어진 구조가 안정하지 못하다. 참고로, 규소가 탄소와 같은 족에 속하면서 규소가 탄소와 같이 다양한 결합을 생성하지 못하는 이유는 원자의 크기가 탄소보다 크기 때문이다.[7]
당 등의 영양소가 진한 황산과 접촉하게 되면 물을 빼앗기고 탄소만이 남게 된다.[8] 500mL 비커의 1/6 정도 설탕을 채우고 진한 황산을 부으면 갑자기 불쑥 부풀어 오르면서 숯처럼 된다. 부풀어 오르는 이유는 수증기가 빠져나오기 때문에 마치 스티로폼처럼 부푸는 것 같다. 물론 수증기만 나오는 것이 아니고 유독 가스[9]도 같이 나오며, 반응 시에 온도가 높기 때문에(물이 수증기로 나오지 않는가.) 위험하다.[10] 꼭 통풍이 아주 잘 되는 곳이나 후드 안에서 고글과 실험복, 장갑을 착용하고 하자. 이것은 각종 고등학교 과학 참고서에서 그 모습을 확인할 수 있다.
교육 현장에서도 널리 알려져 있었는데, 2013년까지 고등학교 화학Ⅰ, 화학Ⅱ에는 단원 명에 탄소화합물이 들어가 있었다. 이후 교육과정이 개정되어 2019년까지는 소단원으로 축소시켰고, 2020년부터는 그나마 남아있던 유기화학(탄소화합물에 대해서만 다루는 학문) 파트를 언급 교양 수준으로 분량을 대폭 줄여버렸다.
탄소-12는 원자량의 기준이다. 탄소-12를 원자량 12로 두고 이와 비교하여 다른 원자들의 원자량을 정하기 때문에 탄소-12의 원자량은 정확히 12이다.
제철제강에서 철을 제외하곤 가장 중요한 원소이다. 애초에 철강에서 강이 탄소강을 의미한다. 탄소가 빠진 순수 철은 무르다 못해 대충 손으로 주물러도 모양이 변할 정도로 약하다. 그러나 탄소가 1% 이하로만 함유되어도 철 원자와 강한 결합을 형성하여 산업의 쌀이라 불리우는 탄소강을 만들게 된다. 대학 과정에서 전공으로 철강이나 제철제강을 배우다 보면 다른 금속 원자들보다 탄소를 더 많이 볼 수 있을 정도로 중요하다. 제강 과정에서 코크스라는 숯과 비슷한 원자재를 넣고 철과 같이 녹이면 탄소가 발생하여 산화철을 환원시킴과 동시에 철에 탄소를 불어넣어 탄소강을 만들게 된다. 탄소가 거의 모든 원자와 쉽게 결합되기 때문에 합금을 만들어도 합금을 위해 넣은 원자들이 철이랑 결합할 것이라고 생각하기 쉽지만 그놈들도 대부분 탄소와 결합한다. 철이랑 결합해도 보통 철-탄소-합금원소 이런 형식이다. 결국은 우리가 고맙게 사용하고 있는 거의 모든 금속제품은 탄소의 작품인 것.
참고로 대장간에서 강철을 만들때 철과 함께 탄소 함량을 적절히 조절해야 한다. 산업용 철의 탄소 함유량이 약 2.11%이하로 줄여야 하며 그 이상은 주철용 철이 되어버리고 5%이상은 산업용으로는 못쓰는 철(이른바 똥철)이 되어버린다. 대약진 운동과 토법고로 문서 참고. 토법고로는 철을 생산한답시고 철 이외의 놋그릇이나 젓가락 같은 것까지 전부 넣어서 똥철로 만들어 버렸다. 그리고 제철 업무를 맡은 기술자들은 죄다 농민이라 탄소 함량을 조절하는 방법은 몰랐다.
소결탄화물, 초지립이라는 특수한 초경재료를 만드는 데 쓰이기도 한다. 소결탄화물은 텅스텐을 탄화시킨 탄화텅스텐을 주재료로 해서 만들며, 초지립은 보라존과 함께 인조 다이아몬드 가루로서 쓰인다.
탄소의 방사성 동위원소는 베타선을 주로 내는 베타선원이나 탄소-11의 경우 약간의 감마선 역시 같이 방출한다.
요소호기검사(urea breath test)에도 사용된다. 요소의 중심 탄소가 탄소-14로 된 요소를 마셔서 헬리코박터 파일로리가 위장에 있는지 보는 검사법이다. 이 균이 생성한 요소분해효소(urease)가 요소를 분해하고 탄소-14가 들어간 이산화 탄소를 생성하는지 보는 실험이다.
4주기 1족 알칼리 금속이며, 원소 기호는 K이다. 불꽃 산화 반응 스펙트럼 색은 보라색이다.
라틴어, 독일어: Kalium
영어: Potassium
나트륨과 함께 대학교 들어가면 이름이 바뀌는 원소. 현재 고2~3이 쓰는 화학 교과서는 칼륨/포타슘이 혼용되었던 2009년에 개정된 거라 칼륨으로 적혀있는 경우가 많지만,[3] 보통 대학에 들어가면 가장 먼저 공부하게 되는 일반화학 교과서엔 칼륨 대신 대부분 영문명 기준을 따라 포타슘으로 적혀있다. 또한 교수들의 상당수가 미국 대학 출신이기 때문에 포타슘이라고 부른다. 다만 노년기에 접어든 교수들중 독일 쪽에서 유학한 사람들은 칼륨으로 부르는 경우도 있다. 이에 대해 대한 화학회는 2008년 개정에서는 독일어인 칼륨을 공식 명칭으로 하고 포타슘도 혼용 가능하다고 하였으나 2014년에 '포타슘' 단독 표기로 변경했다. 화학 분야로 한정하면 칼륨이라고 하면 잘못된 표기가 된다. (Na도 소듐 단독 표기로 변경함.) 다만, 화학을 벗어나 물리학[4], 약학, 생물학, 식품학, 농업[5] 등으로 넘어가면 칼륨이 여전히 맞는 표기이고 널리 쓰인다.
표준국어대사전에는 칼륨, 칼리, 포타슘, 가리(加里)가 제시되어 있으며 모두 표준어이다. 다만 기준은 칼륨이며 칼리, 포타슘은 칼륨과 동의어라고만 되어 있고[6] 가리는 칼리의 음역어로서 제시하고 있다. 영영사전이나 영한사전에도 Kalium으로 등재돼 있기는 하다. 아무래도 영어사전인지라 찾아보면 영어식 명칭인 Potassium을 보라고 안내돼 있다.
potassium의 미국식 영어 발음은 '퍼태시엄 [pəˈtæsiəm]'에 가깝다.
칼륨을 처음 단리한 사람은 영국인 험프리 데이비 경(Sir Humphry Davy, 1778-1829)으로, 1807년에 자신이 개발한 전기분해법을 써서 식물의 타고 남은 재를 정제한 탄산 칼륨염([math(\rm K_2CO_3)]) 혼합물에서 칼륨을 분리하였다. 이 혼합물을 가리켜 영어로 포타시(potash[7])라고 하기 때문에, 험프리 데이비는 자국어인 영어에 기반하여 새로운 원소의 이름을 포타슘(potassium)이라고 명명하였다. 사실 험프리의 칼륨 단리(1807) 이전부터 독일에서도 potash(와 soda; [math(\rm Na_2CO_3)])에 관한 연구 성과[8]는 나오고 있던 상황이었고 독일에서도 potash를 독일어로 직역한 Pottasche(Pott+Asche)가 화학자들 사이에서 쓰이고 있었는데, 언어 순혈주의 성향이 짙은 독일어답게[9] 험프리가 sodium과 potassium으로 명명하기 전부터도 독일에서는 여전히 여러 학자들이 새 명칭을 중구난방으로 내놓고 있는 상황이었다. 당시 쓰였던 potash의 독일어식 명칭은 '식물성 알칼리'(Pflanzenalkali), '식물의 알칼리염'(vegetabilisches Laugensalz), 'Pottasche' 등이었는데 이 개판오분전인 상황과 'Pottasche는 어원을 고려했을 때 학술 용어로서 부적절하다'며 불만을 품고 있던 클라프로트(Martin Heinrich Klaproth; 1743~1817)가 1797년에 저 명칭들 대신에 '칼리'(Kali)라고 쓸 것을 제안한 게 '칼륨' 명칭의 시초이다.
'칼리'는 soda와 potash를 아랍에서 뭉뚱그려 부르던 '알낄리'(الْقِلْي; al-qily)에서 유래[12]했고, 클라프로트는 '칼리'의 제안과 더불어 soda를 '나트론'(Natron)이라 부르자고도 제안했다. 이후 10년 뒤 험프리가 potassium의 단리를 발표하고 나서 길버트(Ludwig Wilhelm Gilbert; 1769~1824)가 해당 논문을 독일어로 번역할 때, 역주에서 potassium의 독일어 명칭으로서 Kali를 라틴어화한 Kalium을 제안하기도 했다.
문제는 이때까지도 원소를 로마자 알파벳 기호로 나타내는 체계가 없었다는 점이다. 1814년 스웨덴의 왼스 베셸리우스(Jöns Jacob Berzelius, 1779~1848)가 원소 기호 체계를 발표하면서 최종적으로 [math(\rm K)]라는 기호와 '칼륨'이라는 명칭으로 확정짓게 된다.[15] 즉 '칼륨'이라는 명칭을 붙인 사람은 세간의 인식과는 달리 스웨덴인이다. 독일어권 내에서만 쓰려고 했던 용어가 베셸리우스의 업적으로 인해 전세계로 퍼진 셈이다.
국가별로 구분해 보면 재미있는데(링크의 좌단), 유럽권에서는 라틴어의 직계 후손이라 할 수 있는 로망스어군 언어를 쓰는 나라들이 라틴어식 명칭이 아니라 영어식 명칭과 비슷하게 쓰고 있다.[16] 그리고 영국을 제외한 게르만어파 국가들은 독일에서부터 아이슬란드[17]까지 죄다 라틴어식 명칭인 칼륨, 나트륨이다. 슬라브권도 대부분 나트리, 칼리라고 쓴다. 그야말로 주객전도가 아닐 수 없는 셈.
미국 학제의 영향을 크게 받은 의대나 공대, 자과대 등 대부분의 자연계 학과에서는 대부분 소듐, 포타슘이라고 부른다.[18] 그러나 과학 분야가 아닌 일상에서 칼륨을 갑자기 생판 다른 이름인 포타슘으로 바꾸면 혼란이 크므로 국립국어원 기준 표준어는 칼륨으로 되어 있다.[19]
그러나 정작 미국에서조차 의학이나 생물학 등의 학술용어에서는 '나트륨', '칼륨' 등의 라틴-독일식 용어를 당연하게 사용하고 있다. 말하자면 성분을 부르는 호칭은 '소듐', '포타슘'으로 지칭하지만, 그것이 적용된 화합물이나 용어에 있어서는 전통적인 라틴 조어를 사용하고, '여기에서 kali 는 우리말(영어) 의 포타슘 원소를 가리키는 것이다' 라고 이해하는 식이다.
한 예를 들면, '고 칼륨 혈증' 을 의미하는 'Hyperkalemia'는 hyper+kalium+emia 로서 미국 의학교육에서 가르치고, 미국 의사들이 사용하고, 'kalium 은 영어의 potassium을 말하는 화학 원소다' 라고 당연하게 설명하고 있다. 학생들은 화학기호의 K와 전문용어의 kalium 을 보고 그것을 일상생활에서 사용하는 potassium과는 발음이 다르지만 라틴 조어를 이루는 역사적이자 공식적인 용어라고 이해한다. 미국인들조차 학술용어로서의 원소 표현이 일상 영어에서의 영양성분에 적힌 단어와는 다를 수 있다는 것을 자연스럽게 받아들이는데, 우리나라에서 '화학계에서 영어 표현법 일부가 영어 표기와 같아진다' 라는 지엽적인 간소화 만으로 기존의 다른 모든 학문계와 국민적인 인식의 방향을 바꾸어야 할지는 의문시된다.
원소 기호는 라틴어명인 칼륨에서 따온 K로 유지.[20]
카자흐스탄이 칼륨의 최대 생산국이라는 말이 있지만 코미디 영화 '보랏'에서 나온 드립(영화에선 영어식 명칭인 포타슘이라고 나온다)으로 사실이 아니다. 실제로는 축에도 못 끼며 오히려 카자흐스탄은 우라늄의 최대 생산국이다.
순수한 칼륨은 금속 형태로 되어 있으며 보통 섭취되는 칼륨은 이온상태로 되어 있다. 알칼리 금속답게 금속 칼륨은 반응성이 매우 강해서 물에 닿으면 연기를 내며 보랏빛, 분홍빛으로 아름답게 불타는 모습을 볼 수 있다. 새끼 손가락 손톱의 3분의 1 정도로만 물에 넣어도 굉음과 함께 엄청난 연기를 내뿜으며 반응하며, 증기로 이루어진 버섯구름을 볼 수 있다. 또한 공기 중의 산소와 반응하기도 하고 드라이 아이스 상태의 이산화탄소와 반응하기도 한다.
그런 고로 칼륨을 보관할 때는 석유나 파라핀 속에 보관한다. 하지만 칼륨은 너무나 반응성이 좋기 때문에 석유에 보관해도 약 3개월만 지나면 그 속에 녹아있는 산소와 반응해 과산화물을 만든다. 그리고 이 과산화물은 용기 뚜껑을 열 때 마찰로 인해 폭발할 위험이 있다. 그렇기 때문에 칼륨을 장기 보관 할 때는 아예 아르곤 기체에 쑤셔넣은 다음 용기를 완전 밀봉을 하는데, 유리앰풀에 넣고 앰풀 끝부분을 가열해 녹여서 막는다.
과거에는 비누나 유리를 만드는데 나무재 잿물에서 추출한 탄산칼륨이나 수산화칼륨을 썼다. 나무재 잿물에 동물의 지방을 반응시켜 만든게 비누의 기원이다. 특히 칼륨비누는 투명한 액상 비누로 샴푸 등에 많이 쓰인다. 유리를 만들 때 첨가하면 녹는 온도가 낮아져 제조가 쉬워지고 유동성이 증가해 복잡한 유리가공 등 다루기가 훨씬 쉬워진다. 굳은 후에도 유리에 탄력성이 있어 충격에도 강해져 강화유리가 된다.
흑색화약의 주성분도 초석이라고 알려진 질산칼륨이다. 그래서 화약을 만드려면 나무를 태운 목탄회(potash)를 물에 녹여 칼륨염 용액을 만든다. 그다음에 요소가 많이 포함된 오줌과 똥 등 을 발효 산화시켜 만든 암모니아와 칼륨염 용액을 반응시켜 질산칼륨 용액을 만들고 이를 끓여 졸여서 결정화 시킨게 화약 제조에서 가장 중요한 재료인 초석이다.
산업적으로는 대부분 수산화칼륨, 탄산칼륨, 염화칼륨, 황산칼륨의 형태로 사용하는데 이런 칼륨염을 집합적으로 칼리회(potash 목탄회) 라고 부른다. 질소 인산과 함께 식물의 성장에 꼭 필요한 원소 성분이라 비료료 쓰이는데 그게 칼리비료 (염화칼륨 또는 황산칼륨)로 가장 큰 칼륨염의 소비처이다. 수산화칼륨은 가성가리라고도 불리며 가성소다라 불리는 수산화나트륨과 함께 대표적인 알칼리로 비누 제조 등 화학공업에 많이 쓰인다. 전세계적으로 화학공업에 칼륨염의 수요가 많은데 톤당 200-500달러로 변동이 심하고 요즘은 330달러 정도로 제법 비싸다.
18세기말에만 해도 칼륨염의 수요는 대부분 대규모로 나무를 벌채해 태워서 그 잿물을 정제해 소성해서 칼리회(탄산칼륨, potash)로 만들었다. 그래서 목탄회라고 부르는 것. 막 독립한 미국은 산림이 풍부해 이런 목탄 칼리회의 세계적 생산지이자 주요 수출품이었다. 미국 특허청의 제 1번 특허가 바로 이 칼리회 제조법 개선일 정도로 중요한 산업이었다. 그 특허장에 서명한 사람이 바로 유명한 조지 워싱턴 본인이다.
하지만 칼리회 생산에는 대량의 나무가 소모되어 이로 인한 대규모 산림벌채와 훼손이 문제가 되었다. 그래서 19세기에 독일에서는 칼륨염이 다량 함유된 암염광산이 발견되어 목탄회 칼륨염 생산은 퇴조하고 암염광산 채굴로 주로 생산했다. 독일은 칼륨염 생산을 거의 독점하다시피해서 1차대전 무렵에 전략물자로 수출을 통제하기도 했다. 그래서 미국은 독일산 칼륨염 산업을 대체하기 위해 유타주 등에서 대규모 암염광산을 개발했다. 하지만 광산의 깊이가 깊어 천연가스 폭발사고가 잦고 인건비가 비싸지자 현대에는 간수를 이용한 채굴로 전환한다. 간수법은 칼륨염 암염광맥에 석유시추 하듯이 파이프를 깊이 박아 우물을 파고 물을 주입해 칼륨염을 함유한 소금층을 녹이고 염이 녹은 소금물 간수(brine)를 뽑아올려 연못같은 염전에서 자연 증발시켜 칼륨염을 생산한다. 그런 간수 연못은 조류나 미생물의 번식을 억제하기 위해 황산구리 등을 첨가해 짙은청색 연못처럼 보인다. 구글 위성지도에서도 볼수 있다.
칼륨은 고릴라 글래스 등의 강화 유리를 만들 때 쓰이기도 한다. 유리를 칼륨염에 넣고 가열하여 유리 내의 나트륨과 이온 치환 반응을 시켜서 응력을 올려 유리의 강도와 경도를 높이는 원리이다.
염화칼륨을 기준으로 반수치사량은 2.5 g/kg이다. 칼륨을 너무 많이 섭취하면 심장 마비가 올 수 있다. 심장 박동은 Na-K 펌프에 의해 신호가 조절되는데, 과량의 칼륨은 이 펌프에 작동 이상을 초래하기 때문이다. 심장 박동을 위한 안정된 활동 전위를 생성하기 위해서는 세포가 충분히 분극 상태를 유지해야 한다. 세포 외부와 내부의 칼륨 농도 차이가 충분히 크다면 막전위는 낮은 상태를 유지하지만, 만약 혈중 칼륨 농도가 지나치게 높아질 경우 막전위가 자연스럽게 탈분극된다. 이렇게 되면 세포가 과민해져서 조그마한 자극에도 빠르게 반응하며, 이는 심장에 이상을 초래하게 되는 주된 원인이 된다.
사형 방법 중 하나인 약물주사형에 쓰는 약물이 염화칼륨이다. 안락사 전문의인 잭 케보키언은 이를 이용해 1998년 호흡마비제인 숙시닐콜린과 염화칼륨을 섞어 주입하는 타나트론이라는 안락사 기계를 개발하기도 했다. 현재도 염화칼륨은 심장 관련 수술에서도 심정지액으로 쓰이기도 하며,[21] 동물의 안락사 주사약물에도 사용 되기도 한다.
인체에도 0.2% 약 140 그램 정도 포함되어 있고 극히 일부는 방사성 칼륨이라 대표적인 인체내에 있는 방사성동위원소이다. 그외 바나나에도 칼륨이 풍부하고 게토레이 등의 스포츠음료에도 들어있다. 체내에서 나트륨과 함께 콩팥이 강력하게 농도를 조절하는 무기염류 중 하나로, 나트륨은 135~145mmEq/L, 칼륨은 3.5~5.5mmEq/L가 정상범위이다. 정상 범주가 나트륨과는 달리 2mmEq/L밖에 안 될 정도로 폭이 좁으며, 나트륨은 급격하게 농도가 변하지 않는 이상 사망까지 고려할 정도는 아닌데 칼륨은 조금만 수치가 벗어나도 바로 부정맥을 일으키기 때문에 그만큼 예민하게 조절되고 있다.
식물체 내에서 수분을 조절하는 역할을 하기 때문에 식물에는 칼륨이 적건 많건 함유되어 있다. 따라서 질소, 인(인산염)과 함께 비료의 3대 요소로 꼽힌다. 칼륨은 체내에서 염분(나트륨)과 상호 작용을 하여 균형을 이루게 되는데, 식물을 그냥 먹으면 짭짤한 것이 땡기는 이유가 바로 칼륨 때문이다.
초식동물이 소금을 매우 좋아하는 이유이기도 하다. 주식이 풀이다보니 칼륨 섭취량은 많은데 나트륨을 섭취할 기회가 없다보니 나트륨 확보에 필사적인데 이를 위해 땀, 소변, 흙도 먹으며 특히 소금만 보면 환장한다. 이를 이용해 고대 로마에서는 염소를 이용한 간지럽히기 고문도 있었다고 한다. 자세한 내용은 이 문서를 참조. 서진의 초대 황제인 사마염의 후궁들도 이를 이용해 후궁 처소를 방문하는 황제의 수레를 끄는 양의 미끼로 소금물을 뿌리기도 했다. 한편 대부분의 식물은 생장하는데 나트륨을 필요로 하지 않고 오히려 칼륨을 필요로 한다.
칼륨이 많이 함유된 식품으로는 다시마(100g 당 1,242mg), 시금치(100g 당 558mg), 아보카도(100g 당 485mg), 돼지감자(100g 당 429mg), 바나나(100g 당 358mg), 고구마(100g 당 337mg), 수박, 토마토, 감자 등이 대표적이다. 식물에는 칼륨이 적건 많건 거의 대부분 함유되어 있기 때문에 육식만으로 식사를 하지 않는 한 딱히 결핍이 일어나지는 않는다. 맥주 효모에도 많이 함유되어 있다.
KFC에서 닭고기 밑간을 할 때 칼륨, 소금, MSG를 1:1:2 비율로 넣는다는 말이 있었으나, 식품 영양 성분 데이터 베이스에는 칼륨이 없다고 나와있다.
KFC 공식문서를 보면 Original Recipe® Chicken에는 Potassium이 없고, Original Recipe® Bites에만 Potassium이 포함되어 있는 것을 알 수 있다.
참고로 저염 소금에 나트륨 대신 들어가는 것이 칼륨이다. 즉, 염화나트륨의 절반 정도를 염화칼륨으로 대체한 것이 저염 소금이다. 혈압을 조절해야 하는 고혈압 환자들이 염화나트륨 대신 염화칼륨을 먹는다.
신장이 좋지 않은 사람이나 신부전 환자에게는 칼륨이 치명적이다. 특히 투석을 받고 있는 신부전 환자는 체내에 있는 칼륨을 스스로 배출 할 수 없는데, 칼륨이 다량 함유된 음식을 과다 섭취하여 체내 칼륨 수치가 일정 수치 이상으로 높아지면 심장마비를 일으킬 수 있기 때문이다. 칼륨이 들어있는 음식은 모두 피하고, 야채나 과일은 데쳐서 먹어야 한다. 칼륨이 든 채소류는 시금치처럼 섭취를 위해 물에 데치고 헹구면 칼륨이 많이 빠져 나간다. 식이조절을 위해 야채를 매우 많이 먹는 상황이거나 신장이 약하다면 데쳐서 헹궈먹는 것이 좋다. 혹은 먹을 채소를 조리전 장시간 물에 담아 칼륨을 낮추는 방법도 있다.
칼륨은 24 종의 동위원소가 알려져 있으며, 3종이 자연적으로 산출된다. 이 중 유일한 자연 방사성 동위원소인 40 K 이 0.012%를 차지하므로 아주 희귀하지는 않은 편이다. 반감기는 엄청나게 길어서 12억 5천만년쯤 된다. 이러한 특성을 이용해 연대측정법에 사용하기도 한다. 40 K 가 분해하면서 생기는 원소가 아르곤-40( 40 Ar )이기 때문에 아르곤은 다른 비활성 기체에 비하면 상당히 흔한 원소이다.
칼륨-40은 방사선을 방출하므로 칼륨이 많이 함유된 바나나가 방사선 검출기에서 걸리기도 한다고 한다. 링크. 화학적 성질은 당연히 보통 칼륨과 같으므로 사람 몸 속에도 들어있다. 사실 인체에서 가장 많은 방사성 물질이 방사성 칼륨이다. 저염 소금의 절반은 염화칼륨이므로 방사선이 조금씩 나온다. 저염 소금으로 필름을 며칠 간에 걸쳐 감광시키는 실험도 있다.
염소 기체.
고압 상태에서 액화된 염소.
1. 개요[편집]
그리스어에서 황록색을 뜻하는 단어 Chloros에서 따서 Chlorine(클로린)이라고 1810년 험프리 데이비(Humphry Davy, 1778 ~ 1829)가 명명했다. 보통 소금물이나 액체 소금을 전기분해시켜서 얻는다. 자극적인 냄새가 나는 황록색 기체로, 산화제·표백제·소독제로 쓰며, 물감·의약품·폭발물·표백분 따위를 만드는 데 쓴다.
우리 몸에 필수적인 원소 중 하나이기도 하다. 당장 위액의 주성분만 해도 염산이다. 이외에 시냅스상에서 억제성 신경전달물질인 GABA로 인해 유입되는 음이온의 역할을 한다. 즉, 신경을 자제시키는 역할. 대부분은 염화나트륨의 형태로 섭취하게 된다. 또한 타액의 주요 효소인 아밀레이스에도 함유되어 있다.
원소 기호는 Cl[1]로 HCl(염산), NaCl(소금), CaCl2(제설제) 등 일상에서 흔히 볼 수 있는 물질들의 구성 요소다. 간혹 CL이나 CI[2][3]로 오기되는 경우가 있다. 표준 원자 모형색은 ‘연두색(lime green)’.
2. 독성[편집]
할로겐족 원소가 다 그렇듯이, 염소도 독성이 강하다. 흡입한 염소 가스는 폐로 들어가 몸속의 물과 반응, 염산이 되고 이렇게 생긴 염산은 말 그대로 폐를 녹여서 무지막지한 고통과 호흡곤란을 일으킨다. 액체염소도 마찬가지로 독성이 있어서 피부에 닿으면 그 부분이 염증을 일으킨다.
일상 생활에 자주 쓰이는 합성 플라스틱인 PVC의 C가 바로 염소인데, 화재가 발생하면 염소가 공기 중의 수소와 결합해 염산을 생성한다. 때문에 기도를 심하게 손상당할 수 있으므로 젖은 수건으로 호흡기를 보호해야한다.
이런 성질 때문에 독가스를 합성하는데 사용되기도 한다. 포스겐과 겨자 가스 문서 참조. 독가스가 처음으로 본격적으로 사용된 곳은 제1차 세계 대전 벨기에 전선이었는데, 이 때 바로 염소 가스가 사용되었다. 참호전 교착상황을 타개하기 위해 독일군이 먼저 뿌려댔고, 이에 뒤질세라 연합군도 같이 뿌려댔다. 당시 벨기에 전선의 야전병원에는 피를 토하는 기침과 함께 폐찌꺼기를 뱉어내는 중증 중독환자가 넘쳐났다고 한다. 전설같은 일화가 또 있는데 폴란드에 위치한 오소비에츠 요새 전투 당시 난관에 부딪힌 독일군들이 최후의 수단으로 요새 안에서 완강하게 저항하는 러시아군을 소탕하기 위해 염소 가스를 살포했지만, 오히려 염소 가스로 인해 화학 화상을 입은 러시아군들이 죽기 직전까지 살점을 흘리며 반격하였고, 그 좀비같은 모습에 경악한 독일군들이 후퇴하는 일도 있었다.
다른 독가스들에 비해 제조 공정이 아주 간단하고 원료인 소금의 입수가 너무나 쉬워서 보통 이과생이면 누구나 만들 수 있다. 가장 쉬운 방법은 단순히 Cl- 이온이 있는 수용액을 전기분해하는 것. 교과과정에서 전기 분해 실험으로 소금물을 전기분해하여 염소 기체를 생성하는 실험을 하기도 한다. 수십분이 지나면 노르스름한 기포가 올라오는 것을 볼 수 있다. 독성이 있는 만큼 오래 실험하는 것은 좋지 않다. 미량이라서 큰 문제는 안 되지만 머리가 아플 수도 있다. 다만, 염소의 반응성이 반응성이니만큼 탄소나 백금이 아닌 금속의 전극을 사용하면 상황에 따라 전극과 반응하여 염소산염이나 염소 화합물이 생기므로 노란 기포를 구경하지 못할 때도 꽤 있다.
염소계 표백제(락스 등)와 산성 세제를 섞는 경우 염소 기체가 발생한다. 이로 인해 호흡기가 강한 자극을 받고, 세포가 파괴되어 질식사하는 사고도 자주 일어나니 주의하여야 한다. 락스를 쓸 때는 절대 다른 세제와 혼합하여 쓰지 않도록 주의하자.
3. 소독[편집]
독성도 강하지만, 이를 거꾸로 활용하여 인간의 생활에서 위생영위에 지대한 공헌을 한 원소이다. 당장 식수를 비롯한 용수(사용 가능한 물)에 거의 이 원소로 소독처리를 하는게 포함되는데다가 수인성 질병 차단에도 매우 큰 영향을 끼치기 때문. 또한 각종 세척 · 소독작업에도 동원되며 그 효과와 단가도 탁월해 대체제 찾기도 쉽지 않다.[4]
대한민국 수돗물의 경우 잔류 염소는 평시 0.2ppm이 기준치이며 수인성 전염병이 돌면 기준치를 0.4ppm으로 올린다. 둘 다 인체에 위험하지 않은 수준. 단, 이 수치가 정수시설에서 멀리 떨어진 수도관에서도 유지되어야 하기 때문에 실제 정수처리 시에는 더 많은 염소가 들어가게 된다. 그래서 염소 중간처리 미적용시 상수도시설과 가까운 곳의 수돗물에는 좀 더 많은 염소가 들어있을 수 있다. 수돗물 수원지인 수원 팔당호와 멀리 떨어진 강원도 등지의 수돗물에서 염소냄새가 덜 나는 이유도 이것. 냄새가 찝찝하다면 끓여서 먹으면 된다.[5]
수영장이나 수돗물 소독 약품, 그리고 우리가 주로 락스(차아염소산나트륨)라 알고 있는 살균소독제의 재료로도 쓰인다. 우리가 흔히 수영장 냄새 혹은 락스 냄새라고 알고 있는 것이 바로 염소 때문이다.[6] 화장실 변기에 락스를 뿌릴때 나는 냄새의 원인도 비슷하다.
염소의 독성 때문에 오존 소독으로 바꾸자는 주장이 가끔 보인다. 하지만 수돗물에 있는 염소의 독성이 어느 정도 위험한지에 대한 연구 결과가 불확실하며, 결정적으로 오존 소독은 비싸다. 만일 오존 소독을 하면 수도료가 많이 오를 것이다. 그리고 오존 소독은 소독 후 물이 다시 오염되는 문제도 있기에 도입하기엔 문제가 있다(염소는 모든 수도관 내에 일정 농도 이상의 염소가 포함되도록 투입하기에 소독 효과가 계속 유지된다.) 어차피 오존 소독을 해도 일정량의 염소를 넣어야 한다는 이야기, 실제로 공주시 지역에서는 이렇게 하고 있다#
하지만 염소로 소독한 수영장에 가보면 확실히 목이 칼칼한 것을 느낄 수 있다. 특히 두세시간씩 훈련을 해야하는 상황에선 최소 30분마다 나가서 숨을 쉬어주지 않으면 (천식이 있는 경우에는) 숨을 못 쉴 수도 있다. 이것은 당연한 것이 수돗물과 잔류염소를 비교해보면 수돗물은 수자원공사에 따르면 0.1mg/L를 투입하는데 수영장은 법에 따르면 0.4~1.0mg/L를 투입해야 한다. 수돗물의 4~10배 정도나 되는 데다 물의 양도 많아서 염소의 총량이 매우 많으니 목이 따갑거나 피부가 민감한 사람은 자극을 받기에 충분한 수치인 것이다. 염소 자체의 냄새는 심하지 않지만, 특유의 심한 수영장 냄새는 염소와 분비물의 질소가 반응하여 생긴 삼염화질소의 냄새이다. 즉, 수영장에 오줌을 싸면 오줌에 들어있는 요소 및 암모니아와 염소가 반응하여 삼염화질소가 만들어져서 우리가 흔히 알고 있는 수영장냄새가 난다. 물론 수영 도중 분비되어 삼염화질소를 합성하는 질소 화합물의 출처는 대부분 땀, 머리카락, 각질 등에서 비롯되므로, 꼭 누군가 수영장에 오줌을 싸야만 수영장 냄새가 심하게 나는 것은 아니니 안심하고 이용하자.
또한 냄새의 원인으로 고무 및 비닐호스에 들어있는 페놀이 염소와 반응하며 클로로페놀류의 강한 소독 냄새나 락스 냄새가 난다고 한다. 이 경우는 끓여도 냄새가 없어지지 않는다고 하니 무취식수 수도용 호스(무독성)을 사용하도록 하자.
4. 창작물에서[편집]
- 투하트 2의 사사모리 카린 루트에서 카린이 이런저런 액체를 장난으로 섞다가 염소 기체가 발생해서 죽을 뻔한 사건이 있다. 코우노 타카아키가 공부를 좀 한건지 바로 염소인 걸 알아채고 창문을 열고 밖으로 피한다.
- 스트라이크 더 블러드의 히로인 히메라기 유키나의 엉뚱한 쪽으로 상식은 떨어지는 모습 중의 하나로 세제를 보고 섞어서 독가스를 만드는 것이라고 했다.
- 회색도시에서 산성세제와 염기성세제를 혼합하고 나온 염소가스를 이용해 결정적 기회를 잡았다.
- 7인의 나나에서 10화에서 분리된 나나중에서 나나코가 단순한 나나여서 역할을 맡고 화장실 청소를 하다가 그만 표백제(염기성),에 주방,화장실 청소 세제(산성세제) 를 섞었는데 이걸로 인해서 화장실이 염소가스로 꽉 차게 되었다.
- 게임 산소 미포함에서는 등장 원소중 하나로 나온다. 세균을 소독할 수 있는 기능이 있다지만 다른 원소들에 비하면 크게 쓸모가 없어서 잉여한 취급을 받는다.
- 유해 물질에서 살아남기(책)에서 피피와 청소부 아주머니와 몇몇 사람들이 염소 가스로 고통받았다.
5. 여담[편집]
- 구글에 "클로린"이라 치면 이 원소가 아닌 동명의 유기화합물이 뜬다.
- 2023년, 일본에서는 유명 온천의 물을 1년에 2번밖에 교체하지 않아 레지오넬라균이 기준치의 3700배가 검출된 사건이 있었는데, 이때 업체 측 변명은 "염소 냄새가 싫어서"였다...#
[1] 소문자 L[2] 대문자 i[3] CI4라는 물질이 있기는 하지만 염소 원자 넷으로 이루어진 분자가 아니라 사아이오딘화 탄소다.[4] 패트릭 무어 박사도 이 염소의 유용성 대해 역설하다가 결국 공공보건 분야에서 사용에 대한 의견차를 좁히지 못하고 탈퇴했다. 그의 이야기[5] 염소는 휘발성이 강하여 끓이면 증발된다.[6] 하지만 수영장 물에 투입되는 염소 자체는 소량이라서 냄새가 심하지 않으며, 2015년 7월 미국 질병관리본부(CDC)의 발표에 따르면 심한 수영장 냄새는 염소에 땀과 오줌이 섞여서 나는 냄새(삼염화질소)라고 한다. 즉 염소 냄새가 많이 날수록 물에 오줌 등 불순물이 많이 섞여 수질이 나쁘다는 것이다. 참고.[7] NaCl. 염화 나트륨.
1. 개요[편집]
칼코겐 원소의 일종.
산소는 단원자(중성원자) O와 상온에서 가장 안정한 동소체인 이원자 분자 O2를 모두 뜻한다. 그래서 혼동을 피하기 위해 산소 원자와 산소 분자(기체 산소)로 구분하여 사용하기도 한다. 이것은 O2 기체가 O 원소로 이루어져 있다는 것이 먼저, 그것이 O 원자 2개로 이루어진 분자로 이루어졌다는 것이 나중에 알려졌기 때문이다. 액체 산소는 연푸른 빛을 띠며 자석에 끌려오는 상자성을 띤다.[1] 표준 원자 모형색은 ‘빨간색(red)’.
산소는 플루오린 다음으로 반응성이 크다. 철이 불에 타거나 물에 닿으면 녹스는 이유도 산소 때문이다.
2. 발견[편집]
영국인 조제프 프리스틀리(Joseph Priestley, 1733 ~ 1804, 1774년에 발견)[2]와 스웨덴인 칼 빌헬름 셸레(1773년에 발견)[3] 두 사람이 발견했다. 발견 시기만을 따지면 셸레가 가장 먼저 발견한 셈이다. 프리스틀리는 플로지스톤설을 따랐기 때문에 자신이 발견한 새로운 공기를 플로지스톤이라고 생각했다. 프리스틀리는 자신이 발견한 새로운 공기를 앙투안 라부아지에에게 알렸고, 라부아지에의 계속된 실험을 통해 새로운 원소로 인정받아 1778년 '산소'라는 이름이 붙여졌다.
문제는 산(oxy)을 만든다(generate)고 해서 산소(oxy+gen)였는데, 일반적으로 산이라고 부르는 물질에 들어가 있는 것들은 수소이다. 즉 원래대로라면 수소와 산소를 반대로 부르는 것이 오히려 뜻에 맞다.[4] 정작 산소는 알칼리성을 띠는 수산화 이온(OH-)에 있으며, 금속 산화물이 산성 용액과 반응할 때 산화 이온이 브뢴스테드-로우리 정의에 의한 염기로서 작용하기도 한다.[예시] 당시엔 분자식 같은 체계도 없었고 화학이 이제 막 정립됐을 시기라 몰랐지만. 그래도 명명당시의 라부아지에를 조금 변호해보자면, 원소를 산화시켜서 산소를 덕지덕지 붙인 것이 protonation 되면 산이 되기는 한다. 탄산, 질산, 인산, 황산, 염소산 등등의 구조를 생각해보자. 화학에서 '산화'라고 하는 것도 원래는 '산이 된다'는 뜻이었다. 물질이 산소와 결합하는 것을 산화된다고 하는 것이 바로 그런 이유에서다.[5] 그러나 이 역시 당대 화학 지식이 부족했던 탓으로 현재는 화학에서 '산화'와 '산이 된다'의 의미가 맞지 않게 되었는데, 루이스 산염기 정의를 쓰면 어떻게 끼워맞출 수 있기는 하다.
3. 특징[편집]
공기 중 78%가량 포함된 질소에 이어 2번째로 많은 21% 가량 포함되어 있다. 산소가 모자라거나 너무 많으면 치명적인 문제를 일으키므로 항상 적당한 양이 적절하게 분배된 상태여야 이로운 물질이다. 지구 지각에서는 46.4%로 가장 흔하며, 지구 전체에서는 30%로 철에 이어 2번째이다.
화학적으로는 매우 흥미로운 성질을 가진다. O=O 결합 에너지는 494 kJ/mol로 작은 편이 아니지만, 결합 에너지에 비해 미칠 듯한 반응성의 원인은, 원자오비탈 선형조합(LCAO)에 따른 분자오비탈의 상관도표를 그리고 아래부터 전자를 채워보면 알 수 있다. 쌓음 원리, 파울리 배타 원리, 훈트 규칙에 의거해 전자를 채워넣다 보면, 2개의 π-반결합 오비탈에 홑전자 하나씩이 들어가 있는 상태가 바닥 상태가 된다. 즉 산소 분자는 바닥 상태가 다이라디칼(DiRadical)이기에 반응성이 높은 편이다. 그리고 당연하게도, 산소 분자가 높은 반응성을 보여주는 만큼, 대부분의 산화물(oxide)에서 산소를 제거하여 환원시키는 것은 극히 어렵다.
높은 반응성으로 인해 자연상에 존재하는 거의 모든 물질이 산화물 형태로 존재하게 만들었다. 산업에 가장 많이 쓰이는 철 부터 시작해서 반도체의 주 재료인 실리콘에 이르기까지 자연상에서는 산화물로 존재하기 때문에 인류 산업의 역사는 이놈을 어떻게 환원시켜서 순수한 재료를 뽑아내나의 싸움과 다를 바가 없었다. 실제로 인류가 주로 사용한 재료를 보면 환원하기 쉬운 순서이기도 하고.[6] 그 좋은 알루미늄을 비교적 최근까지 널리 사용하지 못한 이유도 그놈의 산소가 알루미늄을 너무 좋아해서 무슨 방법을 사용해도 환원시키기 힘들었다가, 전기제련법이 발견되고 나서야 사용되었다. 이처럼 산소는 한번 반응하면 더럽게 떼어내기가 힘들다.
지구의 모든 생물체의 생명의 근원이자 독이 바로 산소다. 몇몇 산소를 필요로 하지 않는 박테리아가 있기는 하지만... 물론 O2가 필요 없다는 거지 O가 없다는 건 아니다. 특히 활성 산소는 강력한 환원제로 작용하여 생체 내의 온갖 분자들, 특히 DNA를 환원시켜 만신창이로 만들기 때문에 생명체에게 매우 유독하다. 그나마 비타민 C, 비타민 E같은 항산화제를 먹으면 활성 산소 상당수를 비활성화 시킬 수 있다.
오존, 염소 살균법 등은 모두 이 활성 산소를 이용한 것이며 O2 또한 과거 지구를 지배했던 혐기성 세균들을 대부분 멸종시킨 장본인이다. 체내에 있는 백혈구 역시 세균을 죽일 때 산소를 넣어 죽인다. 그리고 정확한 산소는 산소원자가 아니라 분자인 O2이다. 그래서 생명의 기체라고도 불리기도 한다. 또한 상처에 과산화수소를 바르는 이유도 산소의 강력한 항균작용을 이용하기 때문이다
산소는 보통 단백질의 주요 작용기인 설프히드릴기(-SH, thiol)를 산화시켜 불활성화시킨다. 자외선이나 가시선에 의해 들떠서 매우 강력한 산화력을 가지는 단일항산소를 생성하거나 방사선 등에 의해 활성산소가 되어버린다면 강한 반응성으로 인해 이곳저곳 산화시키게 되어 대부분의 단백질은 불활성화된다.
호기성 세균이나 진핵미생물들은 호흡을 해서 산소에 대한 저항력을 가지는 게 아니다. 호흡을 하더라도 지속적으로 활성산소의 최종단계인 히드록시라디칼(HO*)이 생성된다. 광합성 세균의 경우에는 엽록소와 카로틴 등의 보조색소가 상당수의 파장 선을 흡수하기 때문에 산소가 들뜨는 상황을 방지한다. 또한 혐기성 세균에는 없는 활성 산소를 없애는 페록시다아제, 카탈라아제, 글루타티온 등이 존재한다. 그렇기 때문이나 현재 이 글을 읽고 있는 당신이나 모든 호기성 세균이 산소가 존재해도 사멸되지 않는 것이다.
사실 생물의 발생 초창기에는 산소를 필요로 하지 않는, 오히려 산소가 독이 되는 혐기성 박테리아가 주류였다. 그러다가 엽록소가 나타나면서 산소를 대량으로 만들어내는 종자들이 나타났는데, 이들은 혐기성 세균을 산소라는 독가스로 공격하여 몰아내게 된다.
그리고 몇몇 박테리아가 산소에 대한 저항력과 산소를 에너지로 삼는 방법을 얻었는데, 이들은 산소를 활용하는 '호흡'을 할 수 있게 되면서 기존의 혐기성 발효작용과는 비교도 할 수 없는 막대한 에너지를 얻을 수 있었다[7]. 이 종류들이 다른 세포들과 공존하면서 미토콘드리아가 나타나게 된다. 물론 혐기성 생명체는 아직 곳곳에 존재한다.[8]
이 산소의 양이 지구상의 생물체의 크기를 결정하는 데에 상당히 크게 기여했다는 연구 결과가 나왔다. 실제로 우리가 생각하는 큰 생물[9] 이 살던 시대에는 공통점 하나가 있었는데 당시 산소의 양은 지금의 지구의 산소의 양보다 훨씬 많았다는 것[10]. 그 이유는 미생물들이 나무를 효율적으로 분해하는 방법이 없었다는 것이었다. 그 덕분에 공기 중에 이산화탄소가 많이 적었고 나무를 분해하는 효율적인 방법을 미생물이 사용하기 전까지는 생물이 매우 클 수 있는 큰 조건이 되었다. 당연히 환경도 많이 따라주었다.
박테리아가 좀 더 진화하여 염화나트륨 같은 것을 분해해서 염소를 자연적으로 만들 수 있게 되면 산소 생물들은 혐기성 생물들이 그랬던 것처럼 궤멸당한다. 그러나 산소보다 반응성에서 밀리고 결합 방식이 극히 단순한 염소로 물질 대사를 할 수 있는지는 불투명하다. 이게 가능하더라도 결국 대기에 풍부한 산소에 전자를 빼앗길 가능성이 높아질 테니 염소는 중간 대사 물질로 사용될 가능성이 높다.[11]
지구의 산소는 대부분 숲이 생산한다는 이야기가 있지만 틀린 사실이다. 숲에서 생산된 산소는 대부분 다시 그 숲의 생태계가 소비한다. 아마조니아가 지구의 허파로 불리지만 지구 전체에 산소를 공급하고 있지는 않다. 남조류 같은 해양 플랑크톤이 온실가스를 이용하여 지구 생태계를 유지시키는 산소의 대부분을 생산하고 있다. 즉슨 지구의 허파는 사실 숲이 아니라 바다다. 지구상에 산소가 지금만큼 존재하지 않던 시절, 산소를 부산물로 만들어내며 생존해나가던 생물들은 엽록소 기반의 해양/육상 식물들과 바로 바다의 플랑크톤 조류들인데, 사실은 규모상 조류들이 만들어내는 산소량이 압도적으로 많다.
반응성이 높아 산화력이 강한, 특히 고농도의 산소는 막강한 무기이다. 태평양 전쟁 당시 구 일본 해군이 야간해전에서 미 해군의 중,경순양함과 구축함에 빈번히 막대한 피해를 줬던 무기도 추진제로 산소를 사용한 산소어뢰였는데 산소의 강력한 반응력을 억제해 담아야 했으므로 당시 고도의 기술력을 요구했는데 일본군은 그것을 이루어냈고 고농도의 산소를 이용해 무기화하는데 성공했다. 다만 너무도 위험한 물질이라 사고가 잦았던 탓에 결국 폐기되었다고 한다. 자세한 사항은 해당 문서 참고.
당연한 말이겠지만 조연성이 엄청나다. 애초에 연소가 산소 때문에 발생한다는 사실을 잊지 말자. 무시할 수도 있겠지만 액체 산소는 엄청난 조연성 물질이다. 순수한 산소를 기화하며 내뿜기 때문에 액체산소에 담갔다 뺀 것에 불을 붙이면 뭐든지 불탄다. 심지어 금속도 불탄다. 다만 휘발유처럼 액체산소 자체에 불이 붙는 것은 아니고 기화하며 발생한 순수한 산소가 폭발적으로 반응하는 것.
3.1. 부족할 경우[편집]
대부분의 지구상의 생명체는 산소를 유기물 분해에 사용해서 에너지를 만들기 때문에 부족하거나 없다면 죽게 된다. 게다가 생명을 유지할 수 있는 시간도 매우 짧다. (혐기성 세균만 예외적으로 산소를 필요로 하지 않는다.) 인간의 경우 산소가 없으면 불과 4분 이내로 싸늘한 시체가 된다. 물론 예외는 있다. 잠수부 등 숨을 참는 게 익숙한 사람은 5분 이상 숨을 참기도 한다. 물론 산소자체가 부족하다면 결국 조금 더 버틴다는 것이지 끝내 죽는 건 변함이 없다.
일반인 기준으로 공기 중의 산소 농도가 18% 미만이 되면 민감한 사람들은 두통이 시작되며,[12] 15% 까지 떨어지면 현기증이 나고 시력이 저하되며, 몸은 부족한 산소를 보충하기 위해 호흡수가 급격하게 증가한다. 이보다 더 떨어지면 지능이 급격하게 떨어지고 운동능력이 급격하게 감소한다. 12% 미만이 되면 단시간만 노출되어도 위험해지며 의식을 잃을 수 있고 7% 이하면 사망한다.
아예 산소가 없는 경우 대부분의 사람은 의식을 3분을 채 유지하지 못하며, 보통 2분 내로 호흡곤란으로 실신한다. 물론 실신하고 바로 죽는 건 아니고 5분 이상은 버틸 수 있다고는 하지만 운좋게 살아난다 해도 뇌에 5분 이상 산소가 공급되지 못하면 높은 확률로 식물인간 상태에 빠져 죽기만을 기다리게 되거나, 운이 좋다고 해도 뇌세포가 파괴되어 영구적인 후유증을 가지게 된다. 또한 사람이 폐활량을 아무리 키워도 3분을 못 가고 기절하는 건 같으며 실신한 뒤엔 10분을 넘기지는 못한다. 운동선수나 폐활량이 선천적으로 큰 사람이 3~4분 이상 숨을 참는 경우도 있으나, 대부분 심박수가 적은 매우 안정된 상태에서나 나오는 기록이기 때문에 산소가 부족해 정신적으로 극한 상황에 내몰리면 저 기록의 반이라도 나오면 다행인 수준이다.
기본적으로 고도가 높아질수록 공기의 양은 적어지기에, 높은 곳에서는 평소와는 다른 호흡법으로 보다 많은 산소를 섭취하고 많은 물을 마셔야 하며, 너무 과도한 움직임은 사람을 산소부족에 빠트릴 수 있으므로 주의해야 한다. 고산 지대에 살고 있는 사람들은 이런 산소 부족 현상을 해결하기 위해 평지에 사는 사람들보다 산소를 더 많이 받아들일 수 있게 많은 적혈구를 가지거나(그래서 고산지대 사람들은 얼굴이 붉다.) 혹은 횡격막 근육이 발달해 있는 등 최적화되었다.
낮은 산소농도는 연소에 악영향을 주어서 연료 불연소로 인해 연비가 줄어들기도 한다.[13]
호기성 생물에게는 좋지 않지만, 반대로 산소가 없으면 산화반응이 없으므로 무생물인 물건을 보존하기 좋아진다. 고문서를 보관할 때나 산화가 좋은 영향을 주지 않는 정밀 부품 공정에서는 일부러 저산소 챔버를 사용하기도 한다.
3.2. 과다할 경우[편집]
산소 농도가 매우 높아지면 생물체가 거대해 진다. 과거에 산소농도가 정말 높았을때 공룡 등 생명체들의 크기가 컸다. 4m 짜리 거북 화석인 아르켈론도 있다. 산소 농도가 줄어든 시기로 산소가 높아 운석충돌로 전 지구적 화재가 발생하면서 공룡이 멸망한걸로 추정된다. 고생대에는 고사리도 엄청 번성했으나 현재는 그렇지 않다. 산소농도는 환경오염으로도 낮아진다.# 현재 실험으로도 곤충 같은 걸 산소농도를 높여보면 크기가 평균 이상 커진다. 산소가 생명체를 살리긴 하지만 노화를 일으킨다고 보기도 한다. 즉, 수명이 짧아지는 것. 하지만 개발, 벌목 등으로 인한 지구 온난화로 산소 농도가 줄어들고 있다.
약간 높은 산소 농도는 기분을 고조시키고 피로도는 감소하면서 운동능력과 지능까지 높여줄 수 있다. 특히 폐가 없이 대류현상으로 호흡하는 곤충류는 몸집도 커질 수 있다.
그러나 공기 중 산소의 압력과 농도가 너무 높아지면 생명이 위험할 정도로 문제가 발생한다. 1기압 기준 산소함량 60% 이상의 기체를 흡입하면 산소가 혈장에 직접 용해되며 세포는 혈장에 용해된 산소를 쓰면 적혈구의 헤모글로빈은 계속 산소 포화상태를 유지하기 때문에 생명활동의 부산물인 이산화 탄소를 운반할 수가 없고, 체내에 축적된 이산화 탄소가 혈장에 용해되어 탄산화하면서 혈액을 급격히 산성으로 만들며 각 장기에 악영향을 끼치는데, 이를 산소 중독이라한다.
생물에게 무엇보다도 가까이 있는 맹독은 산소다. 생명체가 살아가기 위해서는 산소가 필요하지만 그 농도는 40% 이하여야만 한다. 100%의 순수한 산소는 맹독으로, 생명체에 있어 치명적이다. 고농도의 산소는 신체의 세포에게서 전자를 빼앗아서 조직을 차례차례 파괴해간다. 대량으로 들이마시면 우선 손발의 말단부터 마비되며, 일어설 수 없게 되고, 곧 안구의 모세혈관이 터지며 실명하게 된다.
그렇다면 약간 높은 산소 농도만 유지하면 되지 않는가라고 생각할 수도 있으나 이런 높은 산소농도에 장시간 노출되면 반대로 활성 산소의 증가로 인한 세포 손상으로 이어진다.
따라서 건강을 위해서는 산소 농도는 20~22% 사이를 유지하는것이 가장 좋다고 보고있다.[14] 다만 몸에 이상이 있으면 치료를 위해서 고농도 산소에 잠깐 노출되는 고압산소치료법을 사용하는 정도이다.
게다가 산소는 연소(燃燒)와 깊은 관계가 있다. 당장 연소란 것은 산소와 그 물질의 구성분자가 화학반응을 일으킨다는 것이다.[15]
따라서 공기 중 산소 비중이 높아질수록 무언가가 산화될 확률도 높아지게 된다. 단순한 말이지만 실로 무서운 의미를 담고 있는데, 산소가 충분하면 산화할 수 있는 모든 물질이 폭발적인 연소가 가능하다는 이야기다. 한마디로 말해 산소가 과잉하면 거의 모든 물건에 간단한 전기 스파크나 가열만 주어지더라도 불바다가 된다는 이야기. 심지어 철 같이 평소에는 산화하더라도 녹 스는 데서 그치는 물건도 불탄다. 당장 강철파이프 내부에 용접봉을 채워넣고 산소를 불어넣기 시작한 다음 불을 붙이면 횃불이 된다.[16] 꼭 순수한 산소뿐만 아니라 산소 원자가 덕지덕지 붙은 물질 치고 안전한 물질은 거의 없다. 질소까지 같이 붙어있으면 금상첨화.
산소가 생명을 유지하는 데 꼭 필요한 물질이라는 것은 1기압의 대기중에 0.2기압만큼 섞여 있는 그 산소가 그렇다는 것이지, 순수한 산소는 독극물로 분류된다. 고압 순산소는 유기물도 급격히 산화시킬 수있으며 이는 생체조직이라고 다를 바가 없기에 고압순산소를 직접 흡입하면 죽는다. 일산화탄소 중독환자에게 고압산소요법을 쓰는 것은 당장 막아야할 일산화탄소의 독성이 너무 강하기 때문일뿐 산소에 독성이 없기 때문이 아니다.
아폴로 계획의 아폴로 1호에서 사상자가 발생한 이유도 바로 순산소[17] 때문에 전기가 통하는 전선 피복이 약간 벗겨진 사소한 문제가 바로 대화재로 연결되었기 때문이다. 다만 용광로 같은 극단적인 상황에서는 순산소 환경으로도 모자라 아예 액체 산소를 들이붓는다.
하지만 모든 물질은 연소범위가 정해져있기 때문에 오히려 과잉산소공급이 소화효과가 될 수 있다. 대체적으로 5~80퍼 정도의 산소농도의 연소범위가 위험한 물질들(아세틸렌, 수소가스 등)로 분류하기에 산소농도 100퍼는 오히려 연소가 일어날 가능성이 없다.
그렇게 산화성이 높음에도 불구하고, 산화력이 더욱 강한 녀석인 플루오린과 만나면 산소가 오히려 산화된다. 전기음성도 문서 참고. 정확히는 반응성이 높은 두 물질이 반응하여 OF2가 되는 것이다.
4. 기타[편집]
대부분의 지구상에 있는 철은 수십억년의 지구 역사동안 산소에 노출되어 산소와 결합한 산화철 상태로 철광석, 사철 형태로 발견된다. 환원을 시키는데 과거에는 숯, 현대에는 코크스를 쓰는데 여기에 있는 탄소가 산소와 결합해 이산화 탄소가 되어 날라가며 산소를 없애는 것. 이과정에서 탄소가 철에 첨가되면서 경도가 높은 주철, 무쇠가 되는데 경도가 높아 잘깨지므로 이때는 반대로 탄소를 없애 강철로 만들기 위해 산소를 주철을 녹인 쇳물에 불어넣는다.
강철은 산업의 쌀로 불릴 정도로 어마어마한 양이 쉴새없이 생산이 되므로 이에 필요한 산소도 엄청난 양을 제철소에서 분별증류로 쉴새 없이 공기에서 뽑아낸다. 그냥 공기를 냉각시키면서 온도에 따라 액체 산소가 뿅하고 튀어나오는 것.[18] 제철소에서 규모의 경제가 돌아가기 때문에 가장 저렴한 공업용 순수 산소 공급원이 되므로, 제철 공업 외에 순수 산소는 이 과정에서 얻는다.
산소원자가 3개 결합하면 O3가 되면서 오존이 된다.
물은 수소와 산소의 결합체이므로 식물의 광합성 과정을 통해 물에서 산소가 분해되기도 한다. 전기 분해도 그렇다.
고압용기에 주입시 지정색상은 공업용은 녹색, 의료용은 백색이다.
대중매체 에서 물과 함께 파란색으로 묘사되는 경우가 있는데 물같은 경우엔 단순히 빛의 성질 때문이지만 산소는 실제로 90K 이하의 온도에서는 파란빛을 띤다. 물론 기체 상태에선 어림없다. 반면 위키백과나 맥머리 유기화학 기본서의 컬러로 된 분자 모형 그림에서는 산소 원자를 빨간색으로 그리고, 파란색은 질소가 가져가는 경우가 많다.
매연이 심한 도시에는 산소도 팔았다. 1980년대 일본 대도시에선 50엔에 3리터 산소를 공급하는 산소 자판기가 유행했고 2000년대 한국 대도시에서는 200ml 산소 캔이 길거리에서 팔렸다. 2020년대에는 중국 대도시 지역에서 비슷한 제품이 팔린다.
매우 희귀하게 [math(\text{O}_4)]의 분자구조(사산소)도 생길 수 있다고 1924년 예측되었는데, 오존보다도 불안정하게 생긴 구조 탓에 2001년에야 발견되었다. 다만 그 수명은 매우 짧으며, 고온고압의 환경에서는 오히려 사산소를 건너 뛰고 팔산소(Octaoxygen) 형태로 응집해버리고 말아서 사산소의 형태는 아직도 정보가 많이 알려져 있지 않다.
5. 각종 매체에서의 산소[편집]
- 샤이니의 타이틀곡 제목은 산소 같은 너 이다.
- 영국의 글램 락밴드 더 스위트의 78년 히트곡 Love Is Like Oxygen이 있다. 빌보드 싱글차트 8위에 올랐다.
- 죠죠의 기묘한 모험 6부의 최종전에선 엠포리오가 웨더 리포트의 디스크로 산소 농도를 100%로 만들어 푸치를 쓰러트린다.
- Oxygen Not Included는 이름부터 대놓고 산소미포함이라는 이름을 가졌으며 그만큼 산소가 중요하다.
하지만 후반부되면 산소과포함에 똥물미포함이 된다.
- 피크민 시리즈의 어느 별(PNF-404)은 산소 농도가 너무 높아 작중 등장하는 우주인에게 치명적인 수준이다. 때문에 작중 등장하는 우주인들은 PNF-404에서 전부 우주복을 입고 활동하는데, PNF-404가 사실은 지구이고 이들은 오래 전에 지구를 떠나 외계에 정착한 인류라는 떡밥이 나오는걸 보면 아이러니하다. 그런데 인류와 함께 외계에 정착한 개들은 오랜 시간이 지나도 PNF-404의 산소를 멀쩡히 견딘다.
1. 개요[편집]
원소 기호 C, 원자 번호 6, 그리고 14족인 원소이다. 흑연의 결정구조는 육방정계, 공간군은 P63mc이다. 다이아몬드의 결정구조는 면심입방결정, 공간군은 Fd3m이다.
다이아몬드, 흑연 등 기본 원소 형태부터 시작해 생물을 이루는 유기물, 화석 연료, 그리고 각종 플라스틱 등의 고분자 화합물까지 지구상에서 가장 폭넓게, 많은 분야에서 사용되고 있는 원소이다. 표준 원자 모형색은 '검은색(black)' 또는 '회색(gray)'.
지구의 모든 생물체는 모두 탄소 기반으로 이루어져있다. 탄소가 아닌 다른 원소로 구성된 생물체는 현재까지 발견된 적이 없다. [1]
2. 설명[편집]
2.1. 높은 중요도 및 활용 범위[편집]
탄소를 포함하는 화합물의 총칭을 유기화합물이라고 한다.[2] 한편, 탄소를 포함하지 않는 화합물은 일반적으로 무기화합물이라고 불리나, 탄소의 동소체나 이산화 탄소 등의 금속탄소염은 탄소를 포함하고 있지만 예외적으로 무기화합물로 분류된다.[4]
또 활용 범위가 넓은 이유는 탄소는 결합을 최대 4개까지 안정한 형태로 형성할 수 있기 때문이다.[5] 탄소는 복잡한 형상을 하며 거의 무한한 종류의 화합물을 만드는 것이 가능하다. 왜 탄소가 이렇게 많은 화합물을 만드느냐 하면, 그것은 탄소의 원자가 가진 전자의 수 때문이다. 전자가 최대 8개 들어가는 L껍질에 4개의 전자가 배치되어 있다. 하지만 원자는 최외각 전자에 최대 수의 원자가 들어오는 것으로 안정해지기 때문에 탄소는 나머지 4개의 원자가 필요하다. 이렇게 탄소의 원자가가 4이기 때문에 탄소끼리 공유결합을 만들며, 게다가 수소 원자나 산소 원자와 결합하는 것으로 여러 가지 성질의 분자가 만들어지는 것이다.[6] 다른 원소들은 결합의 개수가 더 적거나, 더 많이 형성한다 해도 탄소만큼 이루어진 구조가 안정하지 못하다. 참고로, 규소가 탄소와 같은 족에 속하면서 규소가 탄소와 같이 다양한 결합을 생성하지 못하는 이유는 원자의 크기가 탄소보다 크기 때문이다.[7]
당 등의 영양소가 진한 황산과 접촉하게 되면 물을 빼앗기고 탄소만이 남게 된다.[8] 500mL 비커의 1/6 정도 설탕을 채우고 진한 황산을 부으면 갑자기 불쑥 부풀어 오르면서 숯처럼 된다. 부풀어 오르는 이유는 수증기가 빠져나오기 때문에 마치 스티로폼처럼 부푸는 것 같다. 물론 수증기만 나오는 것이 아니고 유독 가스[9]도 같이 나오며, 반응 시에 온도가 높기 때문에(물이 수증기로 나오지 않는가.) 위험하다.[10] 꼭 통풍이 아주 잘 되는 곳이나 후드 안에서 고글과 실험복, 장갑을 착용하고 하자. 이것은 각종 고등학교 과학 참고서에서 그 모습을 확인할 수 있다.
교육 현장에서도 널리 알려져 있었는데, 2013년까지 고등학교 화학Ⅰ, 화학Ⅱ에는 단원 명에 탄소화합물이 들어가 있었다. 이후 교육과정이 개정되어 2019년까지는 소단원으로 축소시켰고, 2020년부터는 그나마 남아있던 유기화학(탄소화합물에 대해서만 다루는 학문) 파트를 언급 교양 수준으로 분량을 대폭 줄여버렸다.
탄소-12는 원자량의 기준이다. 탄소-12를 원자량 12로 두고 이와 비교하여 다른 원자들의 원자량을 정하기 때문에 탄소-12의 원자량은 정확히 12이다.
2.2. 동소체[편집]
- 흑연
- 다이아몬드: 탄소 원자들이 모두 결합력이 강한 공유결합으로 구성되어 있는 데다가, 동일한 간격, 동일한 각도의 구조를 이루고 있기 때문에 아주 단단하다. 한편, 흑연은 층상의 구조로 되어 있으며, 층간은 반데르발스 결합이라는 약한 결합으로 이루어져 있기 때문에 경도가 다른 것이다.
- 그래핀(graphene): 최근 연구 주제로 각광받는 탄소 동소체 중 하나로, 흑연의 층상 구조 중 '층'부분이다. 이를 흑연으로부터 분리해내는 방법은 바로 물리적으로 분리하는 것이다. 그냥 연필 쓰듯이 흑연을 문지르면 된다. 단 그 연필의 크기가 나노 사이즈일 뿐. 더 효율적인 방법도 있는데 테이프에 흑연을 바르고 살살 문지르는 것이다. 별로 어렵지는 않은데, 흑연 덩어리에 셀로판 테이프를 붙였다가 떼어낸 후 다른 테이프 한 장을 가져와 흑연이 묻어있는 테이프에 붙였다, 떼어냈다를 반복하면 된다. 그 후 전자 현미경으로 사용하면 그래핀을 관찰할 수 있다. 소련을 필두로 구 공산권에서 쓰던 RBMK 원자로의 감속재로 사용하기도 했다.
- 풀러렌: 비교적 최근[11]에 발견된 탄소 동소체이다. C60으로 표현하는데, 축구공의 구조와 완전히 동일하다.[12] 각 꼭지점을 탄소 원자로 대체하고 그 점을 잇는 선분을 공유결합으로 생각하면 된다. 이름은 비슷한 구조의 돔을 만든 건축가 풀러의 이름에서 따왔다. 풀러렌 내부에 타 원자를 가둔다든가 하는 식으로 응용 연구가 지속되고 있다. 대표적인 예로는 La2C60. 즉, 란타넘을 풀러렌에 가둬놓은 것이다. 한때 창의력 올림피아드 등 화학 관련 경시대회에서는 풀러렌의 성질을 나열하고 그 응용방법을 묻는 문제가 수없이 쏟아져 나왔다.
- 론스달라이트(lonsdaleite): 지구상에서 발견된 물질 중 압축 항복강도가 가장 높다. 콘크리트는 10~80MPa, 다이아몬드는 90~120GPa의 압축 항복강도를 가진다면, 론스달라이트는 무려 152GPa 이상의 압축 항복강도를 가진다.[13]
- 탄소나노튜브
- 사이클로카본(cyclocarbon): 이름 그대로 탄소 원자들만의 연결로 이루어진 고리형 분자이다. 따라서 벤젠이나 사이클로알케인과는 엄연히 다른 분자이며 탄소 동소체이다. 본래는 이론 상으로만 제안되던 물질이었으나 2019년 8월 영국의 연구진이 18개의 탄소 원자로 이루어진 9각형 형태의 안정한 사이클로카본을 실제로 합성해 냈음을 발표하면서 앞으로 활발한 연구가 이루어질 전망이다.
- 기타
3. 용도[편집]
3.1. 제철[편집]
제철제강에서 철을 제외하곤 가장 중요한 원소이다. 애초에 철강에서 강이 탄소강을 의미한다. 탄소가 빠진 순수 철은 무르다 못해 대충 손으로 주물러도 모양이 변할 정도로 약하다. 그러나 탄소가 1% 이하로만 함유되어도 철 원자와 강한 결합을 형성하여 산업의 쌀이라 불리우는 탄소강을 만들게 된다. 대학 과정에서 전공으로 철강이나 제철제강을 배우다 보면 다른 금속 원자들보다 탄소를 더 많이 볼 수 있을 정도로 중요하다. 제강 과정에서 코크스라는 숯과 비슷한 원자재를 넣고 철과 같이 녹이면 탄소가 발생하여 산화철을 환원시킴과 동시에 철에 탄소를 불어넣어 탄소강을 만들게 된다. 탄소가 거의 모든 원자와 쉽게 결합되기 때문에 합금을 만들어도 합금을 위해 넣은 원자들이 철이랑 결합할 것이라고 생각하기 쉽지만 그놈들도 대부분 탄소와 결합한다. 철이랑 결합해도 보통 철-탄소-합금원소 이런 형식이다. 결국은 우리가 고맙게 사용하고 있는 거의 모든 금속제품은 탄소의 작품인 것.
참고로 대장간에서 강철을 만들때 철과 함께 탄소 함량을 적절히 조절해야 한다. 산업용 철의 탄소 함유량이 약 2.11%이하로 줄여야 하며 그 이상은 주철용 철이 되어버리고 5%이상은 산업용으로는 못쓰는 철(이른바 똥철)이 되어버린다. 대약진 운동과 토법고로 문서 참고. 토법고로는 철을 생산한답시고 철 이외의 놋그릇이나 젓가락 같은 것까지 전부 넣어서 똥철로 만들어 버렸다. 그리고 제철 업무를 맡은 기술자들은 죄다 농민이라 탄소 함량을 조절하는 방법은 몰랐다.
3.2. 초경재료[편집]
소결탄화물, 초지립이라는 특수한 초경재료를 만드는 데 쓰이기도 한다. 소결탄화물은 텅스텐을 탄화시킨 탄화텅스텐을 주재료로 해서 만들며, 초지립은 보라존과 함께 인조 다이아몬드 가루로서 쓰인다.
3.3. 탄소섬유[편집]
4. 방사성 동위원소[편집]
탄소의 방사성 동위원소는 베타선을 주로 내는 베타선원이나 탄소-11의 경우 약간의 감마선 역시 같이 방출한다.
주로 연대측정에 사용되는 동위원소이며 방사성 탄소 연대측정법은 탄소-14의 남은 양으로 연대를 측정하는 방식이다.
요소호기검사(urea breath test)에도 사용된다. 요소의 중심 탄소가 탄소-14로 된 요소를 마셔서 헬리코박터 파일로리가 위장에 있는지 보는 검사법이다. 이 균이 생성한 요소분해효소(urease)가 요소를 분해하고 탄소-14가 들어간 이산화 탄소를 생성하는지 보는 실험이다.
5. 관련 문서[편집]
1. 개요[편집]
4주기 1족 알칼리 금속이며, 원소 기호는 K이다. 불꽃 산화 반응 스펙트럼 색은 보라색이다.
라틴어, 독일어: Kalium
영어: Potassium
2. 명칭[편집]
나트륨과 함께 대학교 들어가면 이름이 바뀌는 원소. 현재 고2~3이 쓰는 화학 교과서는 칼륨/포타슘이 혼용되었던 2009년에 개정된 거라 칼륨으로 적혀있는 경우가 많지만,[3] 보통 대학에 들어가면 가장 먼저 공부하게 되는 일반화학 교과서엔 칼륨 대신 대부분 영문명 기준을 따라 포타슘으로 적혀있다. 또한 교수들의 상당수가 미국 대학 출신이기 때문에 포타슘이라고 부른다. 다만 노년기에 접어든 교수들중 독일 쪽에서 유학한 사람들은 칼륨으로 부르는 경우도 있다. 이에 대해 대한 화학회는 2008년 개정에서는 독일어인 칼륨을 공식 명칭으로 하고 포타슘도 혼용 가능하다고 하였으나 2014년에 '포타슘' 단독 표기로 변경했다. 화학 분야로 한정하면 칼륨이라고 하면 잘못된 표기가 된다. (Na도 소듐 단독 표기로 변경함.) 다만, 화학을 벗어나 물리학[4], 약학, 생물학, 식품학, 농업[5] 등으로 넘어가면 칼륨이 여전히 맞는 표기이고 널리 쓰인다.
표준국어대사전에는 칼륨, 칼리, 포타슘, 가리(加里)가 제시되어 있으며 모두 표준어이다. 다만 기준은 칼륨이며 칼리, 포타슘은 칼륨과 동의어라고만 되어 있고[6] 가리는 칼리의 음역어로서 제시하고 있다. 영영사전이나 영한사전에도 Kalium으로 등재돼 있기는 하다. 아무래도 영어사전인지라 찾아보면 영어식 명칭인 Potassium을 보라고 안내돼 있다.
potassium의 미국식 영어 발음은 '퍼태시엄 [pəˈtæsiəm]'에 가깝다.
칼륨을 처음 단리한 사람은 영국인 험프리 데이비 경(Sir Humphry Davy, 1778-1829)으로, 1807년에 자신이 개발한 전기분해법을 써서 식물의 타고 남은 재를 정제한 탄산 칼륨염([math(\rm K_2CO_3)]) 혼합물에서 칼륨을 분리하였다. 이 혼합물을 가리켜 영어로 포타시(potash[7])라고 하기 때문에, 험프리 데이비는 자국어인 영어에 기반하여 새로운 원소의 이름을 포타슘(potassium)이라고 명명하였다. 사실 험프리의 칼륨 단리(1807) 이전부터 독일에서도 potash(와 soda; [math(\rm Na_2CO_3)])에 관한 연구 성과[8]는 나오고 있던 상황이었고 독일에서도 potash를 독일어로 직역한 Pottasche(Pott+Asche)가 화학자들 사이에서 쓰이고 있었는데, 언어 순혈주의 성향이 짙은 독일어답게[9] 험프리가 sodium과 potassium으로 명명하기 전부터도 독일에서는 여전히 여러 학자들이 새 명칭을 중구난방으로 내놓고 있는 상황이었다. 당시 쓰였던 potash의 독일어식 명칭은 '식물성 알칼리'(Pflanzenalkali), '식물의 알칼리염'(vegetabilisches Laugensalz), 'Pottasche' 등이었는데 이 개판오분전인 상황과 'Pottasche는 어원을 고려했을 때 학술 용어로서 부적절하다'며 불만을 품고 있던 클라프로트(Martin Heinrich Klaproth; 1743~1817)가 1797년에 저 명칭들 대신에 '칼리'(Kali)라고 쓸 것을 제안한 게 '칼륨' 명칭의 시초이다.
Das in der neuen chemischen Nomenclatur zum generischen Namen erhobene Wort Pottasche kann bei uns Deutschen auf keinen allgemeinen Beifall Anspruch machen; da es nur einen schlechten etymologischen Werth hat, und bloss daher entstanden ist, dass man ehemals zum Ausglühen der eingedickten Holzaschenlaugen sich eiserner Töpfe (niedersächsisch Pott) statt der jetzigen Kalziniröfen bedient hat.
Mein Vorschlag gehet dahin: statt der bisherigen Benennungen, Pflanzenalkali, vegetabilisches Laugensalz, Pottasche u. s. w. den Namen Kali festzusetzen; und statt der Benennungen Mineralalkali; Soda u. s. w. zu dessen ältern Namen Natron zurück zu kehren.
새 화학 명명법에서 'potash'[10]
라는 원소명은 우리 독일인들에게 전반적으로 환영받지 못한다. 왜냐하면 영 좋지 않은 어원학적 가치와 오늘날 쓰이는 소성로가 아닌 옛날에 농축된 나무의 잿물을 식힐 때 쓰던 '철제 항아리'(서부 저지 독일어로 Pott)라는 기원밖에 없기 때문이다.나의 제안은 다음과 같다. 종래의 명칭인 '식물성 알칼리', '식물의 알칼리염', 'potash', 기타 등등 대신에 'Kali'로 통일(확정)하고, '무기물 알칼리', 'soda' 등 대신에 오래 전에 쓰던 명칭[11]
Natron으로 회귀하는 것이다.
In unserer deutschen Nomenclatur würde ich die Namen Kalium und Natronium vorschlagen, wenn man nicht lieber bei den von Herrn Erman gebrauchten und von mehreren angenommenen Benennungen Kali-Metalloid and Natron-Metalloid, bis zur völligen Aufklärung der chemischen Natur dieser räthzelhaften Körper bleiben will. Oder vielleicht findet man es noch zweckmässiger fürs Erste zwei Klassen zu machen, Metalle und Metalloide, und in die letztere Kalium und Natronium zu setzen. — Gilbert.
이 수수께끼 물질의 화학적 특성이 완전히 밝혀지기 전까지는, 에어만 씨[13]
가 쓰기 시작하고 몇몇이 받아들이고는 있는 '칼리-준금속'(Kali-metalloid)과 '나트론-준금속'(Natron-Metalloid) 같은 명칭이 탐탁치 않은 분들에게 우리의 독일어식 명명법[14]으로서 '칼륨'과 '나트로늄'(Natronium)을 제안하는 바이다. 혹 어쩌면 일단 금속과 준금속 두 분류를 만들어서 후자에 '칼륨'과 '나트로늄'을 배치하는 게 더 유용할 수도 있다. - 길버트.
국가별로 구분해 보면 재미있는데(링크의 좌단), 유럽권에서는 라틴어의 직계 후손이라 할 수 있는 로망스어군 언어를 쓰는 나라들이 라틴어식 명칭이 아니라 영어식 명칭과 비슷하게 쓰고 있다.[16] 그리고 영국을 제외한 게르만어파 국가들은 독일에서부터 아이슬란드[17]까지 죄다 라틴어식 명칭인 칼륨, 나트륨이다. 슬라브권도 대부분 나트리, 칼리라고 쓴다. 그야말로 주객전도가 아닐 수 없는 셈.
미국 학제의 영향을 크게 받은 의대나 공대, 자과대 등 대부분의 자연계 학과에서는 대부분 소듐, 포타슘이라고 부른다.[18] 그러나 과학 분야가 아닌 일상에서 칼륨을 갑자기 생판 다른 이름인 포타슘으로 바꾸면 혼란이 크므로 국립국어원 기준 표준어는 칼륨으로 되어 있다.[19]
그러나 정작 미국에서조차 의학이나 생물학 등의 학술용어에서는 '나트륨', '칼륨' 등의 라틴-독일식 용어를 당연하게 사용하고 있다. 말하자면 성분을 부르는 호칭은 '소듐', '포타슘'으로 지칭하지만, 그것이 적용된 화합물이나 용어에 있어서는 전통적인 라틴 조어를 사용하고, '여기에서 kali 는 우리말(영어) 의 포타슘 원소를 가리키는 것이다' 라고 이해하는 식이다.
한 예를 들면, '고 칼륨 혈증' 을 의미하는 'Hyperkalemia'는 hyper+kalium+emia 로서 미국 의학교육에서 가르치고, 미국 의사들이 사용하고, 'kalium 은 영어의 potassium을 말하는 화학 원소다' 라고 당연하게 설명하고 있다. 학생들은 화학기호의 K와 전문용어의 kalium 을 보고 그것을 일상생활에서 사용하는 potassium과는 발음이 다르지만 라틴 조어를 이루는 역사적이자 공식적인 용어라고 이해한다. 미국인들조차 학술용어로서의 원소 표현이 일상 영어에서의 영양성분에 적힌 단어와는 다를 수 있다는 것을 자연스럽게 받아들이는데, 우리나라에서 '화학계에서 영어 표현법 일부가 영어 표기와 같아진다' 라는 지엽적인 간소화 만으로 기존의 다른 모든 학문계와 국민적인 인식의 방향을 바꾸어야 할지는 의문시된다.
원소 기호는 라틴어명인 칼륨에서 따온 K로 유지.[20]
카자흐스탄이 칼륨의 최대 생산국이라는 말이 있지만 코미디 영화 '보랏'에서 나온 드립(영화에선 영어식 명칭인 포타슘이라고 나온다)으로 사실이 아니다. 실제로는 축에도 못 끼며 오히려 카자흐스탄은 우라늄의 최대 생산국이다.
3. 특성[편집]
3.1. 알칼리 금속[편집]
순수한 칼륨은 금속 형태로 되어 있으며 보통 섭취되는 칼륨은 이온상태로 되어 있다. 알칼리 금속답게 금속 칼륨은 반응성이 매우 강해서 물에 닿으면 연기를 내며 보랏빛, 분홍빛으로 아름답게 불타는 모습을 볼 수 있다. 새끼 손가락 손톱의 3분의 1 정도로만 물에 넣어도 굉음과 함께 엄청난 연기를 내뿜으며 반응하며, 증기로 이루어진 버섯구름을 볼 수 있다. 또한 공기 중의 산소와 반응하기도 하고 드라이 아이스 상태의 이산화탄소와 반응하기도 한다.
그런 고로 칼륨을 보관할 때는 석유나 파라핀 속에 보관한다. 하지만 칼륨은 너무나 반응성이 좋기 때문에 석유에 보관해도 약 3개월만 지나면 그 속에 녹아있는 산소와 반응해 과산화물을 만든다. 그리고 이 과산화물은 용기 뚜껑을 열 때 마찰로 인해 폭발할 위험이 있다. 그렇기 때문에 칼륨을 장기 보관 할 때는 아예 아르곤 기체에 쑤셔넣은 다음 용기를 완전 밀봉을 하는데, 유리앰풀에 넣고 앰풀 끝부분을 가열해 녹여서 막는다.
3.2. 산업[편집]
과거에는 비누나 유리를 만드는데 나무재 잿물에서 추출한 탄산칼륨이나 수산화칼륨을 썼다. 나무재 잿물에 동물의 지방을 반응시켜 만든게 비누의 기원이다. 특히 칼륨비누는 투명한 액상 비누로 샴푸 등에 많이 쓰인다. 유리를 만들 때 첨가하면 녹는 온도가 낮아져 제조가 쉬워지고 유동성이 증가해 복잡한 유리가공 등 다루기가 훨씬 쉬워진다. 굳은 후에도 유리에 탄력성이 있어 충격에도 강해져 강화유리가 된다.
흑색화약의 주성분도 초석이라고 알려진 질산칼륨이다. 그래서 화약을 만드려면 나무를 태운 목탄회(potash)를 물에 녹여 칼륨염 용액을 만든다. 그다음에 요소가 많이 포함된 오줌과 똥 등 을 발효 산화시켜 만든 암모니아와 칼륨염 용액을 반응시켜 질산칼륨 용액을 만들고 이를 끓여 졸여서 결정화 시킨게 화약 제조에서 가장 중요한 재료인 초석이다.
산업적으로는 대부분 수산화칼륨, 탄산칼륨, 염화칼륨, 황산칼륨의 형태로 사용하는데 이런 칼륨염을 집합적으로 칼리회(potash 목탄회) 라고 부른다. 질소 인산과 함께 식물의 성장에 꼭 필요한 원소 성분이라 비료료 쓰이는데 그게 칼리비료 (염화칼륨 또는 황산칼륨)로 가장 큰 칼륨염의 소비처이다. 수산화칼륨은 가성가리라고도 불리며 가성소다라 불리는 수산화나트륨과 함께 대표적인 알칼리로 비누 제조 등 화학공업에 많이 쓰인다. 전세계적으로 화학공업에 칼륨염의 수요가 많은데 톤당 200-500달러로 변동이 심하고 요즘은 330달러 정도로 제법 비싸다.
18세기말에만 해도 칼륨염의 수요는 대부분 대규모로 나무를 벌채해 태워서 그 잿물을 정제해 소성해서 칼리회(탄산칼륨, potash)로 만들었다. 그래서 목탄회라고 부르는 것. 막 독립한 미국은 산림이 풍부해 이런 목탄 칼리회의 세계적 생산지이자 주요 수출품이었다. 미국 특허청의 제 1번 특허가 바로 이 칼리회 제조법 개선일 정도로 중요한 산업이었다. 그 특허장에 서명한 사람이 바로 유명한 조지 워싱턴 본인이다.
하지만 칼리회 생산에는 대량의 나무가 소모되어 이로 인한 대규모 산림벌채와 훼손이 문제가 되었다. 그래서 19세기에 독일에서는 칼륨염이 다량 함유된 암염광산이 발견되어 목탄회 칼륨염 생산은 퇴조하고 암염광산 채굴로 주로 생산했다. 독일은 칼륨염 생산을 거의 독점하다시피해서 1차대전 무렵에 전략물자로 수출을 통제하기도 했다. 그래서 미국은 독일산 칼륨염 산업을 대체하기 위해 유타주 등에서 대규모 암염광산을 개발했다. 하지만 광산의 깊이가 깊어 천연가스 폭발사고가 잦고 인건비가 비싸지자 현대에는 간수를 이용한 채굴로 전환한다. 간수법은 칼륨염 암염광맥에 석유시추 하듯이 파이프를 깊이 박아 우물을 파고 물을 주입해 칼륨염을 함유한 소금층을 녹이고 염이 녹은 소금물 간수(brine)를 뽑아올려 연못같은 염전에서 자연 증발시켜 칼륨염을 생산한다. 그런 간수 연못은 조류나 미생물의 번식을 억제하기 위해 황산구리 등을 첨가해 짙은청색 연못처럼 보인다. 구글 위성지도에서도 볼수 있다.
칼륨은 고릴라 글래스 등의 강화 유리를 만들 때 쓰이기도 한다. 유리를 칼륨염에 넣고 가열하여 유리 내의 나트륨과 이온 치환 반응을 시켜서 응력을 올려 유리의 강도와 경도를 높이는 원리이다.
3.3. 반수치사량[편집]
염화칼륨을 기준으로 반수치사량은 2.5 g/kg이다. 칼륨을 너무 많이 섭취하면 심장 마비가 올 수 있다. 심장 박동은 Na-K 펌프에 의해 신호가 조절되는데, 과량의 칼륨은 이 펌프에 작동 이상을 초래하기 때문이다. 심장 박동을 위한 안정된 활동 전위를 생성하기 위해서는 세포가 충분히 분극 상태를 유지해야 한다. 세포 외부와 내부의 칼륨 농도 차이가 충분히 크다면 막전위는 낮은 상태를 유지하지만, 만약 혈중 칼륨 농도가 지나치게 높아질 경우 막전위가 자연스럽게 탈분극된다. 이렇게 되면 세포가 과민해져서 조그마한 자극에도 빠르게 반응하며, 이는 심장에 이상을 초래하게 되는 주된 원인이 된다.
사형 방법 중 하나인 약물주사형에 쓰는 약물이 염화칼륨이다. 안락사 전문의인 잭 케보키언은 이를 이용해 1998년 호흡마비제인 숙시닐콜린과 염화칼륨을 섞어 주입하는 타나트론이라는 안락사 기계를 개발하기도 했다. 현재도 염화칼륨은 심장 관련 수술에서도 심정지액으로 쓰이기도 하며,[21] 동물의 안락사 주사약물에도 사용 되기도 한다.
3.4. 무기염류[편집]
인체에도 0.2% 약 140 그램 정도 포함되어 있고 극히 일부는 방사성 칼륨이라 대표적인 인체내에 있는 방사성동위원소이다. 그외 바나나에도 칼륨이 풍부하고 게토레이 등의 스포츠음료에도 들어있다. 체내에서 나트륨과 함께 콩팥이 강력하게 농도를 조절하는 무기염류 중 하나로, 나트륨은 135~145mmEq/L, 칼륨은 3.5~5.5mmEq/L가 정상범위이다. 정상 범주가 나트륨과는 달리 2mmEq/L밖에 안 될 정도로 폭이 좁으며, 나트륨은 급격하게 농도가 변하지 않는 이상 사망까지 고려할 정도는 아닌데 칼륨은 조금만 수치가 벗어나도 바로 부정맥을 일으키기 때문에 그만큼 예민하게 조절되고 있다.
식물체 내에서 수분을 조절하는 역할을 하기 때문에 식물에는 칼륨이 적건 많건 함유되어 있다. 따라서 질소, 인(인산염)과 함께 비료의 3대 요소로 꼽힌다. 칼륨은 체내에서 염분(나트륨)과 상호 작용을 하여 균형을 이루게 되는데, 식물을 그냥 먹으면 짭짤한 것이 땡기는 이유가 바로 칼륨 때문이다.
초식동물이 소금을 매우 좋아하는 이유이기도 하다. 주식이 풀이다보니 칼륨 섭취량은 많은데 나트륨을 섭취할 기회가 없다보니 나트륨 확보에 필사적인데 이를 위해 땀, 소변, 흙도 먹으며 특히 소금만 보면 환장한다. 이를 이용해 고대 로마에서는 염소를 이용한 간지럽히기 고문도 있었다고 한다. 자세한 내용은 이 문서를 참조. 서진의 초대 황제인 사마염의 후궁들도 이를 이용해 후궁 처소를 방문하는 황제의 수레를 끄는 양의 미끼로 소금물을 뿌리기도 했다. 한편 대부분의 식물은 생장하는데 나트륨을 필요로 하지 않고 오히려 칼륨을 필요로 한다.
칼륨이 많이 함유된 식품으로는 다시마(100g 당 1,242mg), 시금치(100g 당 558mg), 아보카도(100g 당 485mg), 돼지감자(100g 당 429mg), 바나나(100g 당 358mg), 고구마(100g 당 337mg), 수박, 토마토, 감자 등이 대표적이다. 식물에는 칼륨이 적건 많건 거의 대부분 함유되어 있기 때문에 육식만으로 식사를 하지 않는 한 딱히 결핍이 일어나지는 않는다. 맥주 효모에도 많이 함유되어 있다.
KFC에서 닭고기 밑간을 할 때 칼륨, 소금, MSG를 1:1:2 비율로 넣는다는 말이 있었으나, 식품 영양 성분 데이터 베이스에는 칼륨이 없다고 나와있다.
KFC 공식문서를 보면 Original Recipe® Chicken에는 Potassium이 없고, Original Recipe® Bites에만 Potassium이 포함되어 있는 것을 알 수 있다.
참고로 저염 소금에 나트륨 대신 들어가는 것이 칼륨이다. 즉, 염화나트륨의 절반 정도를 염화칼륨으로 대체한 것이 저염 소금이다. 혈압을 조절해야 하는 고혈압 환자들이 염화나트륨 대신 염화칼륨을 먹는다.
신장이 좋지 않은 사람이나 신부전 환자에게는 칼륨이 치명적이다. 특히 투석을 받고 있는 신부전 환자는 체내에 있는 칼륨을 스스로 배출 할 수 없는데, 칼륨이 다량 함유된 음식을 과다 섭취하여 체내 칼륨 수치가 일정 수치 이상으로 높아지면 심장마비를 일으킬 수 있기 때문이다. 칼륨이 들어있는 음식은 모두 피하고, 야채나 과일은 데쳐서 먹어야 한다. 칼륨이 든 채소류는 시금치처럼 섭취를 위해 물에 데치고 헹구면 칼륨이 많이 빠져 나간다. 식이조절을 위해 야채를 매우 많이 먹는 상황이거나 신장이 약하다면 데쳐서 헹궈먹는 것이 좋다. 혹은 먹을 채소를 조리전 장시간 물에 담아 칼륨을 낮추는 방법도 있다.
4. 동위원소[편집]
칼륨은 24 종의 동위원소가 알려져 있으며, 3종이 자연적으로 산출된다. 이 중 유일한 자연 방사성 동위원소인 40 K 이 0.012%를 차지하므로 아주 희귀하지는 않은 편이다. 반감기는 엄청나게 길어서 12억 5천만년쯤 된다. 이러한 특성을 이용해 연대측정법에 사용하기도 한다. 40 K 가 분해하면서 생기는 원소가 아르곤-40( 40 Ar )이기 때문에 아르곤은 다른 비활성 기체에 비하면 상당히 흔한 원소이다.
칼륨-40은 방사선을 방출하므로 칼륨이 많이 함유된 바나나가 방사선 검출기에서 걸리기도 한다고 한다. 링크. 화학적 성질은 당연히 보통 칼륨과 같으므로 사람 몸 속에도 들어있다. 사실 인체에서 가장 많은 방사성 물질이 방사성 칼륨이다. 저염 소금의 절반은 염화칼륨이므로 방사선이 조금씩 나온다. 저염 소금으로 필름을 며칠 간에 걸쳐 감광시키는 실험도 있다.