주기율표 8번 원소-산소(O)

주기율표 8번 원소 산소(O) – 우리가 숨 쉬는 공기의 생명 원소

[주기율표로 떠나는 원소 여행 시리즈]

 

각 원소의 발견 이야기, 성질, 일상 속 활용, 산업적 가치까지 ‘과학이 어렵지 않게 느껴지는 글’을 목표로 합니다.

오늘은 제 8번 원소 산소(O) 이야기를 함께 알아볼까요?

 

이름의 유래와 발견 이야기

‘산소(Oxygen)’라는 이름은 그리스어 oxys(신맛) 와 genes(만드는 자) 에서 유래했습니다.

18세기 후반, 프랑스의 화학자 라부아지에(Antoine Lavoisier) 가 이 기체가 ‘산을 만드는 원소’라고 잘못 추정해

이런 이름을 붙였죠. 

비록 오해에서 시작된 이름이지만, 지금은 가장 친숙한 원소 이름 중 하나가 되었습니다.

사실 산소는 1770년대에 영국의 조지프 프리스트리(Joseph Priestley) 와 스웨덴의 카를 빌헬름 셸레(Carl Wilhelm Scheele) 가 거의 동시에 발견했습니다. 이들은 산소가 연소와 호흡에 모두 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈고,

그 발견은 인류의 화학사를 완전히 바꿔놓았습니다.

 

이 원소, 어디서 봤더라? – 생명의 숨결

산소는 우리가 매 순간 들이마시는 공기의 약 21%를 차지합니다.

지구의 생명체는 산소 덕분에 에너지를 얻고 살아갑니다.

• 호흡: 동물은 산소를 들이마셔 포도당을 분해하고 에너지를 생성

• 광합성: 식물은 이산화탄소와 물로부터 산소를 방출

• 연소: 불이 타기 위해 반드시 필요한 원소

즉, 산소는 지구 생명 순환의 중심축이라 할 수 있습니다.

우리가 숨을 쉬는 매 순간, 세포 속 미토콘드리아는 산소를 이용해 에너지를 만들어내고 있습니다.

 

성질과 특징

산소는 주기율표 16족(비활성 기체 바로 위 그룹)에 속하며, 비금속 원소로서 매우 활발한 화학적 반응성을 보입니다.

• 원자번호: 8

• 원자량: 15.999

• 끓는점: -183°C

• 녹는점: -218.8°C

상온에서는 무색·무취의 기체 형태이며, 다른 원소와 결합하여 산화물(oxide) 을 쉽게 형성합니다.

예를 들어 철이 녹슬 때 산소와 결합해 산화철(Fe₂O₃) 이 만들어지고,

나무가 탈 때는 탄소와 결합해 이산화탄소(CO₂) 가 생성됩니다.

이처럼 산소는 화학적 반응의 핵심 원소로서 에너지 변화의 대부분에 관여합니다.

 

산업과 과학 속의 산소

산소는 생명뿐 아니라 산업에서도 필수적인 원소입니다.

• 의료 분야: 산소호흡기, 인공호흡기, 응급 산소공급 장치

• 철강 산업: 용광로에서 불순물 제거 및 고온 연소 보조

• 화학 산업: 산화 반응 원료, 산화제 제조

• 우주 산업: 로켓 연료의 산화제 (액체산소, LOX)

• 환경 분야: 하수처리 및 오염물 산화

특히, 액체 상태의 산소(LOX)는 로켓 엔진의 핵심 연료입니다.

수소와 만나 폭발적인 추진력을 만들어내죠.

즉, 우리가 숨 쉬는 공기와 같은 원소가 우주를 향해 날아오르는 에너지로 쓰이는 셈입니다.

 

조심하세요! – 산소의 양면성

산소는 생명을 유지시키는 원소이지만, 너무 많거나 너무 적을 경우 모두 위험합니다.

• 산소 농도가 18% 이하로 떨어지면 질식 위험

• 60% 이상으로 높으면 산화 손상, 산소 중독 발생

• 고농도 산소 환경에서는 폭발 위험도 증가

또한 산소는 불이 붙은 물질의 연소를 더욱 촉진하기 때문에, 산소통 근처에서는 절대 불을 사용하면 안 됩니다.

 

 

흥미로운 사실 – 지구의 산소는 어디서 왔을까?

지구 초창기에는 공기 중에 산소가 거의 없었습니다. 약 25억 년 전, 남세균(시아노박테리아) 이 광합성을 시작하면서

산소가 대기 중에 축적되었고, 이를 ‘대산화 사건(Great Oxidation Event)’ 이라 부릅니다.

그때부터 지구에는 복잡한 생명체가 등장할 수 있게 되었습니다.

즉, 산소는 단순한 원소가 아니라 지구 생명의 문을 연 열쇠입니다.

항목	내용
원소기호	O
원자번호
분류	비금속 원소
주요특징	대기 중 21% 존재, 강한 반응성, 생명 유지에 필수
활용	호흡, 연소, 의료, 산업, 로켓연료
발견자	조지프 프리스트리, 카를 셀레(1770년대)
흥미사실	지구 생명의 출발점인 '대산화 사건'의 주인공

[주기율표 시리즈 계속 보기]

다음 편: 플루오린(F) – 가장 반응이 강한 원소, 치약 속의 화학 전사