산소

한국어	산소
영어	Oxygen
원자번호	8
원소기호	O
평균원자량	15.999u
밀도	0.001429
원자 반지름	48pm

개요

원소 중의 하나로 원자번호 8번. 상온 대기압 환경에서 두 개의 산소 원자가 결합해 O₂분자를 이뤄 기체 상태로 존재하며, 다른 물질들과 쉽게 결합하는 특성을 가지고 있다. 가장 흔한 동위원소는 ¹⁶O이며, ¹⁷O과 ¹⁸O이 자연계에 미량 존재한다. 산에 들어 있다고 해서 산소라는 이름이 붙었지만, 당시 화학자들이 뭘 몰라서 그렇게 이름을 붙인 거고 실제 산의 성질은 수용액에서 수소 이온이 녹아나옴으로써 발생한다. (...)

특징

산소는 매우 흔한 물질이다. 전 우주를 통틀어서 수소, 헬륨에 이어 3번째로 가장 흔한 원소가 바로 산소이며, 지구 지각 전체 질량의 49.2%와 대양의 88.8%를 차지한다. 대기중에서 산소 분자는 부피 백분율 20.9%를 차지해 질소에 이어 두 번째로 흔한 기체이다.

산소는 매우 반응성이 강한 원소로, 어찌나 강한지 화학 반응의 분류 중 하나인 산화는 다른 물질에 산소가 결합하는 반응에서 이름을 따 왔다. 산소는 사실상 거의 모든 물질과 결합하며 '산화물'을 형성할 수 있으며, 이때 상당한 에너지를 방출한다. 물질이 산화하는 과정은 때로 매우 격렬하게 일어나며, 대표적으로 연소 반응이 있다. 이렇게 강한 산소의 반응성 때문에 보통 자연계에 순수한 산소는 거의 없고 대부분 산화물의 형태로 존재한다. (당장 우리가 놀이터에서 퍼올 수 있는 흙의 주성분이 산화철과 산화알루미늄, 이산화규소이다.) 대기 중에 순수한 산소의 형태가 풍부한 지구는 극히 드문 예외인데, 이는 생명체가 이뤄내는 광합성 덕분.

산소의 반응성은 지구상에서 또 다른 결과를 이끌어냈는데, 바로 인간을 포함한 여러 생명체가 살아가기 위해 산소를 필요로 하게 된 것이다. 이러한 생명체들은 산소를 이용해 영양분에서 막대한 에너지를 얻어낼 수 있게 되었으며, 이를 통해 진핵생물이 출현할 수 있게 되었다. 사실 이 산소를 사용하는 호흡의 발명은 진화 역사상에서 매우 드라마틱한 사건인데, 특히 산소가 생명체에게 매우 독성이 강한 물질이라는 걸 생각하면 더욱 그렇다. 정말이다! 잘못 쓴 게 아니다. 산소가 꼭 필요하다는 호기성 생물들도 분자 형태의 O₂에만 적응한 거지, 원자 하나만 뚝 떨어져서 돌아다니는 활성산소에는 여전히 독으로 작용한다. (백혈구가 세균을 죽이는 주요 메커니즘 중에 활성산소가 있을 정도이다.)

산소는 매우 반응성이 강하기 때문에, 생존에 필요한 여러 분자들에 제멋대로 결합하여 구조를 변화시키고 못 쓰도록 만들어버린다. 진화 역사상에서 처음 광합성이 발명되어 순수한 산소가 등장했을 때, 이는 당시 대부분의 생명체들에게 재앙이나 다름없었다. 진짜로 이 시기를 일컫는 명칭 중에 산소 재앙같은 것들도 있다. 하지만 이런 상황에서도 몇몇 생명체들은 진화를 통해 산소를 이용하는 방법을 익혔고, 결국 살아남은 것은 물론 더욱 진화하여 생태계의 주요 자리를 차지하게 되었다.

호흡과 산소

흔히 호흡에는 산소만 필요하다고 알고 있는 경우도 있는데, 호흡은 산소도 중요하지만 이산화탄소도 산소만큼이나 중요하다. 호흡은 이산화탄소 분압에 의해 조절된다. 산소만 존재하는 상황에선 도리어 이산화탄소 결핍으로 숨을 쉴 수 없어 사망하게 되는 것이다. 또한 산소는 대개 40%까지가 최대치며 그 이상 분압이 올라가면 독이된다. 또 하기 쉬운 착각이 사람이 내뱉는 날숨에도 이산화탄소만 존재하는 것이 아니라 산소도 존재한다. 분압이 변할 뿐이지인공호흡을 생각하면 이해하기 쉽다.

용도

• 생명 유지에 필수적이기 때문에, 제대로 숨을 못 쉬는 상황에서는 늘 쓰인다. 중환자실, 스쿠버다이빙, 우주 왕복선 등등.
• 액화시켜서 로켓 연료로 쓰인다. 이 때는 보통 수소와 함께 쓴다.
• 오존은 살균 효과가 있어서 살균 처리에 쓰인다.
• 용접기 연료로 쓰인다.

기타

누군가에 따르면 사실 H₂O라고 한다.