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수소

last modified: 2015-04-06 23:04:24 Contributors

Contents

1. 水素
1.1. 구성
1.2. 특징
2. 의 수컷을 부르는 말
3. 스페인 출신 축구선수


1. 水素

이름Hydrogen[1]
원자번호1
기호H
성분분류비금속
평균자량1.008
는점(1기압)14.01 K, -259.14 °C
는점(1기압)20.28 K, -252.87 °C
중점13.8033 K (-259°C), 7.042 kPa
밀도0.08988g/L (0℃, 101.325kPa)
해열0.117kJ/mol(H2)
화열0.904kJ/mol(H2)
용량28.836 J/mol·K(25℃) (H2)
전기 음성도2.20 (Pauling scale)


수소분자(H2)의 상평형그림


수소원자모형


인간이 현재까지 발견한 원소들 중, 가장 풍부하며 가장 가볍고 가장 간단한 구조를 가지는 원소.

수소가 발견될 당시, 연소란 플로지스톤이라는 물질이 방출되는 것이라고 생각되었다. 수소의 발견자 캐번디시는 이 설에 의심을 품고, 으로 을 녹였을 때 발생하는 '불타는 기체(수소)'에 주목했다. 하지만 프랑스의 화학자 라부아지에가 플로지스톤설을 부정할 때까지 수소는 원소로서 인정받지 못했다. 그 후, 캐번디시가 그 물질과 산소의 연소로 물이 생긴다는 것을 증명했다. 그리고 라부아지에가 '수소'라고 명명한 뒤, 수소는 원소 중 하나로 인정받았다.

자연계에 다량 존재하며 화합물 형태로 존재한다. 행성 형성 과정에서 수소가 물을 형성했기 때문으로, 만일 물이 없었다면 수소는 지구 중력을 이기고 우주 공간으로 탈출했을 것이다.

폴링의 전기 음성도 척도에서 기준이 되는 원소로, 수소의 전기 음성도를 2.20으로 하고 타 원소들과의 결합의 이온성을 따져 전기 음성도의 차이를 알아내어 특정 원소의 전기 음성도를 결정한다. [2]

1.1. 구성

양성자 1개에 중성자가 0~6개로 구성된 핵과 전자 1개로 되어 있다. 자연 상태의 수소 대부분(성분비 99.985%)은 중성자가 없는 경수소이며, 중성자를 1개 포함하는 극미량의 중수소, 중성자를 2개 포함하는 초극미량의 삼중수소가 나머지를 차지한다. 인공적으로 중성자 3개 이상을 포함하는 수소를 만들 수 있고, 위키백과에서 언급한 사례에 따르면 무려 7중수소(양성자1+중성자6)까지 있으나 모두 반감기가 10-23 초 미만으로 짧아 빠른 시간 안에 베타(-) 붕괴를 통해 다른 원소가 되어 버린다. 삼중수소도 방사성 동위원소이나 반감기가 10년 이상이라 자연상태에서도 존재할 수 있다.

덤으로 중수소와 삼중수소는 동위원소이면서 독립된 원소기호를 사용할 수 있는 영광을 누린다. 각각 D(Deuterium)와 T(Tritium). 원래 방사능연구 초기엔 우후죽순처럼 생겼으나 다 개박살 나고 IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)에서 인정하는건 이 둘 뿐이다.

전자가 2개까지 들어갈 수 있는 1주기의 원소(헬륨과 같이)에서 전자 1개를 가지고 있기 때문에 똑같이 원자가 전자가 1개인 알칼리 금속(나트륨, 칼륨 등)이나 가장 바깥 궤도를 채우는데 필요한 전자가 1개인 할로겐(불소, 염소, 요오드 등)과 비슷한 화학적 성질을 보인다. 이렇게 전혀 성질이 다른 두 종류의 원소들과 성질이 비슷하기 때문에 일단 주기율표 상에는 1족에 넣는 경우도 있고, 17족에 넣는 경우도 있고, 두 족에 모두 넣는 경우도 있다. 탄소가 있는 14족(이것은 전자 궤도가 절반만 차있다는 이유)에 집어넣는 경우도 있는 모양이지만 주기율표 상에서 이 위치에 넣는 경우는 드물다. 대부분은 수소를 1족에 넣지만 특별취급하고, 아예 수소는 따로 빼놓는 주기율표도 적지 않다. (주기율표 실루엣만 그린 그림에서 왼쪽 위에 네모칸이 혼자 따로 떨어져 나와있는 게 수소)

화학적 성질은 이온화합물에서는 알칼리 금속과 비슷하며, 공유결합의 경우는 할로겐족과 비슷하다. 그래서 유기화합물의 탄소-수소결합은 탄소-할로겐 결합으로 치환할 수 있다. 이렇게 해서 프레온 가스가 만들어진다. 또 맨 위에는 수소를 비금속으로 썼지만 이건 저압력에서 수소가 2원자 분자로 공유결합을 하기 때문으로, 성형 행성의 핵 같은 초고압의 환경에서는 수소 원자가 깨져(... 정말이다) 양성자 따로 전자 따로 돌아다니는 상태가 되는데, 이 때를 금속유전자 바다 상태와 같다고 해서 금속 수소라고 부른다. 다만 일상에서 볼 수 있는 금속의 특성(금속 광택, 전성/연성, 열전도율 등)을 금속 수소가 만족시키는지는 아마 가까운 세월 안엔 밝혀지지 않을 것이다.

1.2. 특징

수소의 특징은 보통 세가지로 대표할 수 있다. 매우 많다매우 가볍다잘 폭발한다.

전 우주에 존재하는 원소의 90% 이상이 수소다.[3] 대부분의 별들은 이 수소를 원료로 한 핵융합으로 열과 빛을 낸다. 의 중심부에선 수소폭탄이 초당 몇백만개씩 터지고 있다고 보면 될 듯. 항성이 아닌, 행성 중에도 수소 대기를 가지는 경우가 많지만(목성, 토성 등) 지구는 수소를 잡아둘 만한 중력이 부족해 대기중 구성 비율이 매우 적다.

극도로 압축되면 금속의 성질을 띤다.# 목성 같은 가스형 행성 내부에는 이러한 금속 수소가 자전하며 자기장을 생성한다.

핵융합 외에도 산소와 결합시 가장 강력한 화력을 내기 때문에 로켓원료는 물론 산소를 외부에서 조달하는 램제트 엔진에도 연료로 고려되고 있다. 또한 지구상에서 매우 풍부한 물을 전기분해만 하면 얻을 수 있고 우주상에서도 대량으로 존재하기 때문에 차세대 연료로 각광 받고 있다.


수소기체는 연소 후 물만이 생성될 뿐 오염물질이 만들어지지 않아 무공해연료로 각광을 받고 있다. 석유내연기관에 사용하기 이전에도 주목을 받았었지만 반응이 너무 폭발적이어서 제어가 어려웠기 때문에 지금까진 사용하기 어려웠지만 제어가 어느정도 가능해진 지금은 많은 에너지를 얻을 수 있어 장점이 되었다. 굳이 연소시키지 않더라도 연료전지(Fuel Cell)의 연료로도 사용되어 에너지를 생성할 수 있다. 그래서 우주왕복선에도 사용되고 있다.

그러나 저장과 운반이 매우 어렵다. 당장 분자가 작아서 용기를 이루는 원자의 틈 사이로 엄청나게 잘 새 나간다. (어디까지나 일상 용어로 빗댄 설명이다) 좀 다른 이야기지만 연료전지의 연료가 아닌 로켓의 엔진에서 사용되는 액체 수소연료의 경우 너무나 잘 새어나가서 로켓의 탱크에 주입할 때 탱크 부피의 몇배에 해당하는 양이 필요하다고 한다. 게다가 폭발의 위험이 폭발한계 4~75%일 정도로 매우 높다. 덤으로 제대로 써먹으려면 고도로 높은 순도를 요구하므로 이를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 이런 어려움 때문에 연료전지에 다른 연료물질을 사용하기 위한 연구 역시 활발하다.

황산과 요오드산이 결합, 분해를 반복하는 분젠반응에 물과 섭씨 900~1000도의 고열을 지속적으로 공급한다거나, 원자로 연료봉 코팅제인 지르코늄이 고열의 연료봉이 공기중에 노출되어 산화하는 과정에서 수소 기체가 발생하는데, 후자가 후쿠시마 원자력 발전소 사고에서 수소 폭발이 발생한 원인이다.

산소와 잘 섞은 다음 불을 붙이면 폭발하면서 일산화이수소 = 이 된다. 적절한 전해질과 촉매 하에 반응을 일으키면 전기도 발생한다.

가벼운데다가 헬륨에 비하면 만들기가 쉽다 보니 비행선 같은 것에도 종종 썼다. 다만 폭발하기 쉬운 기체이다보니…… 특히 초대형 비행선이었던 독일힌덴부르크호가 정전기 스파크에 의해 폭발하는 대 참사가 벌어진 뒤로는 비행선에 주로 비싸더라도 더 안전한 헬륨을 많이 쓴다. 비행기의 발전으로 비행선 자체가 거의 보기 힘들어졌지만……. 대북전단을 날릴 때 사용하는 풍선에는 수소를 집어넣는다. 어차피 사람 태울 것도 아니라서…….

또한 수소의 동위원소인 삼중수소는 약하지만 방사성을 띄고있어 야광을 내는데 재료로 쓰이기도 한다. 대표적인 것이 K2소총의 가늠쇠에 있는 야간전투트리튬이 바로 그것. 형광 물질과 섞어 희미하게 푸른 빛을 내도록 구성한다.(삼중수소 자체가 발광하지는 않는다.) 방사성 물질이라 피폭의 우려가 있다지만 양이 워낙 미량이고 방사선 자체도 투과력이 비교적 약한 편(베타선)이라 걱정 안해도 된다. 총 쏘다가 구울될 기세

2. 의 수컷을 부르는 말

'숫소'로 혼동하기 쉬우나 표준어 규정에 의하면 접두사 '-'다음에 사이시옷이 들어가는 생물은 , 염소, 뿐이다. 맞춤법 단골 문제 중 하나. 그런데 수컷 소를 표현하는 말로는 '황소'가 더 널리 쓰인다. 황소는 순 한글이고 누런색(黃) 소가 아니다.

어느 옛날엔 계약서를 쓸 때 수수하고 헷갈려 큰일난 적도 있다고 한다.

3. 스페인 출신 축구선수


AC 밀란 No.8
수소 (Suso) [4]
생년월일 1993년 11월 19일
국적 스페인
출신지 카디스
포지션 공격형 미드필더
신체조건 176cm / 70kg
유스팀 카디스 (2004~2010)
리버풀 FC (2010~2012)
소속팀 리버풀 FC (2012~2015)
UD 알메리아 (임대) (2013~2014)
AC 밀란 (2015~ )

2004년 스페인의 카디스 CF 유소년 팀에서 축구를 시작하였다. 2010년 11월 19일 잉글랜드 리버풀 FC로 이적했다. 2012년 1군팀으로 승격되었다. 2012-13 시즌 14경기에 출장하였다. 2013년 7월, 출전기회를 늘리기 위하여 UD 알메리아에 임대되었다. 2014-15 시즌 복귀하였으나 출장기회가 적었고, 2015년 1월 16일 AC 밀란으로 완전 이적하였다.

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  • [1] 그리스어에 어원을 두고있으며 물(hydro)을 만드는(gene)원소라는 뜻이다.
  • [2] 과거에는 수소의 전기 음성도를 2.1로 정의했으며, 이후 2.20으로 재정의되었다. 화학 교육과정 상에서 플루오린의 전기 음성도가 4.0으로 기준으로 삼았다고 적혀 있는데, 구라다. 플루오린의 전기 음성도는 3.98이다(그런데 보통 전기 음성도를 소수 첫째자리까지 표기하기 때문에 편의상 반올림해 4.0으로 표기한다).
  • [3] 사실 이건 좀 애매한데, 현재 인류가 중력에 의한 빛의 굴절현상인 중력렌즈현상 이외의 방법으로 관찰할수 있는 물질은 전체의 4%정도 밖에 안된다.(관찰 불가능한 96%를 암흑물질이라고 부른다.) 그 4%중에서 75%정도는 수소이고. 나머지 25%는 헬륨이다. 우리가 흔히 물질이라고 생각하는 무거운 원자들은 워낙에 극소수라서 숫자로 나타내기도 민망할정도이다.
  • [4] 본명은 헤수스 페르난데스 사에스 데 라 토레(Jesus Joaquin Fernandez Saez de la Torre)이다.