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산소의 물리 / 화학적 특성
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산소는 상온·상압에서는 무색·무미·무취의 기체이다.
2원자분자 O2로 이루어지며 표준상태에서 1ℓ의 무게는 1.429g, 물 1부피에
대하여 0℃에서 0.0491부피,
20℃에서 0.0311부피가
녹는다. 임계온도 －118.8℃, 임계압력 49.7atm이다. 액체 ·고체에서는
담청색을 띠며, 액체의 비중 1.118(－183℃), 고체의
비중 1.416(－252.5℃)이다. 상자성(常磁性)이기 때문에 산소분자
O2는 단순한 이중결합이아니고 1개의 단결합과 2개의 3전자결합으로 되어 있다고 생각된다. O－O의 평균거리는 1.208A이다.
공기 중에서 무성방전(無聲放電)을 하거나, 원자외선을 조사하면 동소체인
오존
O3이 생성된다. 또 산소를 강하게 가열하면, 예를 들면 3,000℃에서는 원자상태의 산소를 약 6% 생성한다. 대단히
활발한 원소로 비활성기체의
일부(헬륨 ·네온 ·아르곤)를 제외하면 모든 원소와 화합물을 만들며, 극히 많은 원소와 직접 반응한다. 예를 들면, 탄소·황·인 등 많은
홑원소물질은 공기 중이라도 산소와 반응하여 연소하는데, 산소 속에서는 더 격렬하게 연소하여 산화물을 만든다.
또 알루미늄·철·구리
등도 선 또는 분말로 반응시키면 빛을 내면서 탄다. 다만 비활성기체·할로겐이나
백금·금 등의 귀금속과는 직접 반응하지 않는다. 동·식물의 생활과 밀접한 관계가 있으며, 산소의 존재 없이 동물은 생명을 유지할 수 없다. 또
많은 원소와 화합물을 만드는 사실로부터 1966년까지 원자량의 기준을 산소로 하고 그 원자량을 16.0000으로 하였으나, 현재는 탄소 12 C를 기준으로 하기로 개정되었다.
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|  액체산소는
공기액화기에 분리기를 접속시키고 액체공기로부터 질소
·아르곤
등 산소보다 끓는점이 낮은 다른 혼합액화가스를 분리시키면 얻을 수 있다. 보통 완전히 분리할 수는 없고 약간 혼합되어 있는 경우가 많다. 끓는점
－183 ℃이다. 약간 푸른 빛을 띤다.
산소용접 ·산소제강
·산소흡입(酸素吸入) 등 공업이나 의료용으로 대량
소비되는 산소는 이러한 액체산소로부터 얻는다. 액체산소의 공업적 생산은 1932년경부터 시작되었으며, V2호를 비롯하여 초기의 액체연료로켓의
엔진에 산화제로서
이용된 것은 잘 알려져 있다. |
산소의 제법
|  공업적으로는 액체공기의 분별증류, 또는 공기의 분별액화(分別液化)가 널리 사용되며, 물의 전기분해도 사용된다. 공기 액화에는 공기의 단열팽창이 사용되며 이것을
분류함으로써 산소와 질소를 동시에 얻을 수 있으므로 질소에 의한 암모니아합성 등과 함께 이용된다. 물의 전기분해에서는 보통 수산화나트륨
또는 수산화칼륨
수용액을 철전극과 격벽을 써서 전기분해한다.
이 방법은 산소와 함께 수소를 얻으며 오히려 수소제조의 부산물이라 할 수 있어서 수소가
필요하지 않을 때는 사용하지 않는다. 실험실에서 순수한 산소를 얻기 위해서는 이산화망간을 촉매로 하여 과산화수소수를
분해하거나, 황산 산성으로 과산화수소수에
과망간산칼륨
수용액을 떨어뜨리거나 또는 과망간산칼륨을
진공 중에서 가열 ·분해시키는 방법을 사용한다.
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산소의 용도
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제철, 제강, 금속정련 등
