산소(Oxygen, O2)의 용도, 물리적 특성 | 염소(Chlorine, Cl2)의 특성, 폭발성, 인화성 및 인체에 미치는 영향

 

 산소(Oxygen : O2)

분류	이원자 비금속	상태	기체
원자량	15.9994	밀도	1.429 g/L
녹는점	-218.79 °C	끓는점	-182.962 °C
용융열	0.444 kJ/mol (O2)	증발열	6.82 kJ/mol (O2)
원자가	6	이온화에너지	1313.9, 3388.3, 5300.5 kJ/mol
전기음성도	3.44	전자친화도	141 kJ/mol
발견	C. W. Sheele (1772)
CAS 등록번호	7782-44-7

산소는 지각(地殼)중에서 가장 다량(약 50%) 존재하는 원소입니다. 공기 중에 약 21% 함유되어 있고, 생물의 생명과 연료의 연소에 있어서 불가결의 가스이며 폭발사고에도 중요한 관계를 맺고 있습니다. 

공기 중 78%가량 포함된 질소에 이어 2번째로 많은 21% 가량 포함되어 있습니다. 산소가 모자라거나 너무 많으면 치명적인 문제를 일으키므로 항상 적당한 양이 적절하게 분배된 상태여야 이로운 물질입니다. 지구 지각에서는 46.4%로 가장 흔하며, 지구 전체에서는 30%로 철에 이어 2번째입니다.

 산소의 성질

가) 물리적 성질

상온에서 무색·무취의 기체이며 물에서는 약간 녹습니다.  비중은 공기를 1로 할 때 1.11의 무색·무취·무미의 기체입니다.

 영하 183℃에서 액화하며 푸른액체로 된 산소는 비중이 1.13입니다. 

나) 화학적 성질

화학적으로 활발한 원소이며 희(稀)가스, 할로겐원소, 백금, 금 등의 귀금속 이 외의 모든 원소와 직접 화합하여 산화물을 만듭니다. 

순산소 중에서는 공기 중에서 보다 더욱 심하게 반응하며, 황, 인, 마그네슘 등 은 공기 중에서 보다 더욱 심하게 연소합니다.

알루미늄선, 철선, 동선 등도 빨갛게 가열하여 산소 중에 넣으면 눈부시게 빛을 내어 연소합니다.

수소와는 격렬하게 반응하여 폭발하고 물을 생성합니다.  탄소와 화합하면 이산화탄소와 일산화탄소를 생성합니다.

산소-수소염(炎)은 2,000~2,500℃의 온도에 달하며 산소-아세틸렌염은 3,500~ 3,800℃에 달합니다.  산소는 그 자신 폭발의 위험은 없지만 강한 조연성가스로서 안전상 특별한 주의가 필요합니다.  기름이나 그리스 같은 가연성물질은 발화 시 산소 중에서 거의 폭발적으로 반응 합니다.

 만일 유지류가 부착되어 있을 경우에는 사염화탄소 등의 용제로 세정하고 충분히 건조시킨 다음 사용되어야 합니다.

산소의 물리적 특성

구분	성질
원 자 량 분 자 량 비 점 비 중	16 32 -182.97℃ 1.1(공기 = 1)

산소의 용도 

 산소는 생명유지와 연소유지의 특성이 있어 치료의 목적으로 질식 상태나 다른 가스에 의한 마취로부터의 소생 등 의료계에 널리 이용되고 있습니다. 산소는 높은 고공비행이나 깊은 바다에 잠수 또는 우주탐사 시 호흡용과 연료원으로 사용됩니다.

산업용으로는 산소제강이나 고로용 산소 등 철강업에 사용되며, 고압용기에 충전 되어서 산소-아세틸렌염, 산소-수소염, 산소-프로판염 등으로서 용접이나 절단용으로 쓰이고 있습니다. 

인조보석 제조와 로케트 추진의 산화제로 또는 액체산소 폭약 등에도 널리 쓰이고 있습니다.

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 염소(Chlorine : Cl2)

염소의 성질

분류	비금속	상태	기체
원자량	35.45	밀도	3.2 g/L
녹는점	-101.5 °C	끓는점	-34.04 °C
용융열	6.406 kJ/mol	증발열	20.41 kJ/mol
원자가	7	이온화에너지	1251.2, 2298, 3822 kJ/mol
전기음성도	3.16	전자친화도	349 kJ/mol
발견	C. W. Scheele (1774)
CAS 등록번호	7782-50-5

상온에서 심한 자극적인 냄새가 있는 황록색의 무거운 기체이며 –34℃ 이하로 냉각시키거나 6~8기압의 압력을 가하면 쉽게 액화되므로 액체 상태로 저장해 사용합니다.  기체일 때 무게는 공기보다 약 2.5배 무겁습니다. 화학적으로 반응성이 풍부하기 때문에 조연성가스로 취급됩니다.

 제1차 세계대전시에 살상용 독가스로 사용되었습니다.  : 허용농도 1ppm

메탄·에탄 등의 수소가 풍부한 가스와 염소가 혼합되었을 경우 혼합물은 폭발성을 가집니다.

염소의 특성

구 분	성 질
원 자 량 분 자 량 비 중 비 점 허 용 농 도	35.5 71 2.5(기체) 1.4(액체) -34℃ 1ppm

염소의 용도

- 수돗물의 살균
- 펄프·종이·섬유의 표백
- 공업용수나 하수의 정화제

염소의 폭발성, 인화성 및 인체에 미치는 영향

염소가스와 혼합되어 있는 금속을 가열하면 금속이 연소됩니다. 염소와 아세틸렌이 접촉하게 되면 자연발화의 가능성이 높습니다. 독성가스로서 호흡기에 유해합니다.