주기율표 7번 원소-질소(N)

주기율표 7번 원소 질소(N) – 공기의 주인공이자 생명의 순환을 이끄는 원소

주기율표로 떠나는 원소 여행 시리즈이 블로그에서는 주기율표 속 118개 원소를

하나씩 탐 험합니다.

 

이름의 유래와 발견 이야기 ‘질소(Nitrogen)’라는 이름은 그리스어 nitron(소다) 과 genes(만 드는 자) 에서 유래했습니다.

직역하면 “소다를 만드는 원소”라는 뜻이지만, 사실 이 이름이 붙은 이유는 질소 화합물이 초기에 질산염(소금 비 료) 형태로

발견되었기 때문입니다. 1772년, 스코틀랜드의 의사이자 화학자인 대니얼 러더퍼드 (Daniel Rutherford) 가 공기에서

산소와 이산화탄소를 제거한 뒤에도 남아 있는 기체를 발 견했습니다. 그는 이 기체가 생명과 불을 유지하지 못하게 한다는 점에서 ‘무생명 공기(Phlogisticated Air)’라 불렀습니다. 이것이 바로 질소의 발견입니다. 오늘날 우리는 알고 있죠. 지구 대기의 약 78%

가 바로 이 질소라는 사실을요.

 

이 원소, 어디서 봤더라?

생명과 공기의 중심 질소는 공기 중 가장 많은 비율을 차지하지만, 놀랍게도 인체는 직접 질소를 흡수할 수 없습니다.  대신 질소는 식물과 미생물의 도움을 받아 ‘질소 순환(Nitrogen Cycle)’을 통해 생명체로 들어옵니다.

1. 질소고정 – 땅속 세균이나 번개가 질소(N₂)를 암모니아(NH₃) 형태로 전환

2. 질화작용 – 암모니아가 질산염(NO₃⁻)으로 변해 식물이 흡수

3. 탈질작용 – 죽은 생물이나 배설물에서 질소가 다시 공기 중으 로 환원 이 순환 덕분에 지구의 생명체는 단백질과 DNA를 만들 수 있습니 다. 즉, 질소는 ‘생명의 순환을 지탱하는 보이지 않는 연결고리’입니다.

 

성질과 특징 질소는 무색, 무취, 무미의 기체이며, 상온에서는 거의 반응하지 않 습니다. 이는 분자 질소(N₂) 가 매우 안정한

삼중 결합을 가지고 있기 때문 입니다. 이 결합을 끊기 위해서는 상당한 에너지가 필요하죠.

• 원자번호: 7 • 원자질량: 약 14.007 • 끓는점: -195.8°C • 녹는점: -210°C 이처럼 낮은 온도에서 액체로 변하기 때문에,

질소는 액화 상태(Liquid Nitrogen) 로 매우 자주 사용됩니다. 초저온 냉각, 식품 냉동, 실험실 장비, 반도체 냉각 등 다양한

산업 에 활용됩니다.

 

산업과 과학 속의 질소 질소는 화학적으로 안정하면서도 다양한 화합물을 만들 수 있어 산업 현장에서 없어서는 안 될 ‘기본 재료’입니다.

• 비료 산업: 암모니아(NH₃), 질산염(NaNO₃) 등 농업 필수 원 소

• 식품 산업: 액체질소로 급속 냉동 및 포장

• 의료 산업: 냉각 치료, 장기 보관, 시료 냉동 보존

• 전자 산업: 반도체 제조 공정 중 불활성 분위기 조성

• 폭약 및 화약: 질산화합물은 폭발 반응의 핵심 특히, 하버-보슈 공정(Haber–Bosch Process) 은 공기 중 질소와 수소를 반응시켜 암모니아를 합성하는 방법으로, 인류의 식량 생산량을 폭발적으로 늘린 혁명적인 발명으로 평가받 습니다.

 

조심하세요!

‘보이지 않는 위험’ 질소는 독성이 있는 물질은 아니지만, 밀폐된 공간에서 산소를 대체할 경우 질식 위험이 있습니다.

액체질소는 극저온(-196°C)이므로, 피부 접촉 시 심각한 동상을 유발할 수 있습니다. 또한 질소 화합물 중 일부

(예: 질산, 질소산화물)는 강한 산화력을 가지고 있어 폭발이나 부식의 원인이 될 수 있습니 다. 따라서 질소는 안전하지만

조심해야 하는 원소입니다. 

항       목	내용
원소기호	N
원자번호
분       류	비금속원소
주요 특징	대기중 78%차지, 반응성 낮음, 생명 순환에 필수
활       용	비료, 냉각, 폭약, 반도체, 의료용냉매
발 견 자	대니얼 러더퍼드(1772년)
흥미사실	번개가 내릴 때 질소가 암모니아로 바뀌어 비료가 된다

 다음 편: 산소(O) – 우리가 숨 쉬는 공기의 생명 원소