[화학 원소]3명의 과학자가 서로 내가 찾았다고 주장한고요? 산소가 없어진다면 벌어질 엄청난 일들(원자번호 8번 산소에 대하여)

 

안녕하세요. 슬기토끼입니다.
우리가 숨을 들이쉬고 내쉴 때 가장 중요한 기체가 무엇이냐고 묻는다면, 단연코 산소라고 대답할 수 있습니다. 이 무색무취의 기체는 지구 생명체가 살아가는 데 반드시 필요하죠. 하지만 정작 ‘산소가 무엇인지’ 그리고 ‘산소가 사라진다면 어떤 일이 일어날지’를 깊이 생각해 본 사람은 많지 않을 거예요. 이 글에서는 지구의 숨통을 쥐고 있는 산소에 대해 쉽고 재미있게 풀어보려고 합니다. 숨을 들이마시는 우리 모두가 흥미롭게 읽을 수 있는 이야기가 되길 바랍니다.

 

1. 숨을 쉬고 있나요? 산소는 무엇일까요?

우리는 매일 ‘후’ 하고 숨을 내쉬고, 들이마시기를 반복합니다. 공기 중에 있는 이 소중한 기체가 바로 산소이지요. 산소는 눈에도 보이지 않고 냄새도 맡기 어렵지만, 지구에 사는 거의 모든 생명체가 없으면 안 되는 존재랍니다.

-이름: 산소(Oxygen, 기호 O) -원자번호: 8 -공기 중 비율: 약 21% -색깔/냄새: 무색·무취

산소가 충분하지 않으면 숨이 턱 막히고, 오래 버티기 힘듭니다. 신기하게도 나무나 풀 같은 식물은 이산화탄소(CO₂)를 들이마시고 산소(O₂)를 내뿜기 때문에, 우리와 꼭 맞는 짝꿍처럼 서로 도와주고 있답니다.

 

 

 

2. 산소의 놀라운 성질

산소는 우리가 숨 쉬는 것 말고도 독특하고 재미있는 성질이 많습니다. 가만히 있는 물질에 산소를 많이 공급하면 불이 더 잘 타오르기도 하고, 금속은 산소에 의해 녹슬거나 부식되기도 하지요.

-색깔과 냄새가 없음: 산소는 투명하고 냄새도 없습니다. 그래서 주변에 있어도 잘 느끼지 못합니다. -타는 것을 도와줌: 물질이 탈 때 꼭 필요한 게 산소입니다. 산소 농도를 높여서 불을 붙이면, 순간적으로 불이 훨씬 더 세게 타오릅니다. 그래서 ‘산소 용접’ 같은 공정도 가능해지죠.  -금속을 녹슬게 함: 철이 붉게 녹스는 것은 산소와 결합(산화)하는 현상이에요. 산소는 다양한 금속을 산화시켜 부식시키기도 합니다.

액체로 만들면 어떨까요?: 산소 기체를 매우 낮은 온도(약 -183℃)까지 냉각하면 액체산소가 됩니다. 액체산소는 옅은 푸른빛을 띠고 있어서, 기체 상태와는 또 다른 모습을 볼 수 있답니다. 로켓 연료를 태울 때 산화제로 쓰기도 하죠.

용접에 사용되는 산소(출처: 픽사베이)

 

 

 

 

3. 서로서로 내가 먼저 찾았다고?! 산소 발견 전쟁

산소를 처음 발견했다고 주장하는 과학자는 무려 세 명이나 됩니다. 스웨덴의 셸레, 영국의 프리스틀리, 프랑스의 라부아지에가 바로 그들이죠.
당시 공기가 무엇으로 이루어져 있을지 과학자들이 많은 실험을 하였는데 그중 셸레, 프리스틀리, 라부아지에가 ‘산소 내가 먼저 발견했어!’라고 주장한답니다.

• 셸레: 1772년, 실험으로 맨 먼저 산소기체를 분리해 내는 데는 성공했습니다. 그리고 자신이 발견한 원소의 이름에 불의 공기라고 별명을 붙였죠. 하지만 실험결과를 발표해야 하는 출판사가 늑장을 부리며 공을 인정받지 못했죠.
• 프리스틀리: 1774년 실험으로 산소 기체를 분리하여 발표했습니다. 플로지스톤설을 따랐으므로 자신이 발견한 기체를 플로지스톤이라고 생각했죠. 이로 인해 산소가 실제로 무엇인지 본질을 완전히 파악하진 못했습니다.
• 라부아지에: 플로지스톤 이론에서 벗어나 산소를 새로운 기체로 인식하고, 산소(Oxygen)라는 이름을 지었습니다.(1779) 라부아지에의 계속되는 실험으로 산소는 원소로 인정받았고, ‘산소 아버지’라는 별명을 얻었습니다.

누가 산소를 발견했다고 봐야 할까요? 누가 처음으로 완벽하게 발견했는지 명확히 말하기는 어렵지만, 이 세 사람 덕분에 우리는 산소에 대해 알게 되었습니다. 세 사람 모두 교과서에서 언급되고 있는데 모두가 한 단계씩 역할을 나누어 산소의 비밀을 풀어준 셈입니다.

앙투아로안 드 라부아지에(1743~1794) 프랑스의 화학자로 근대 화학의 아버지라 불리지만 프랑스 혁명때 세금 징수 문제로 참수되었다.(출처: 위키백과)

 

 

 

4. 산소가 사라진다면? 상상만 해도 무시무시해요

산소가 지구에서 5초간 없어질 때 생길 일 1. 지구의 땅이 부서져 내려 앉아요 2. 바닷물이 증발해 대기권 밖으로 사라져요. 3. 콘크리트 건물이 무너져 내려요. 4. 대낮인데도 주위가 어두워져요. 5. 동물의 귓속이 폭발하는 흉측한 일이 발생하죠. 6. 사람들이 피부에 화상을 즉시 입게 돼요.

유튜브에서 인기를 끌었던 동영상 내용인데 약간 과장된 내용이지만 산소의 성질을 알 수 있답니다.

 

위에 나온 것처럼 산소는 지구상에 생명과 환경에 미치는 영향은 엄청난 영향을 끼칩니다.
산소가 사라지면 가장 먼저 불타고 있는 물질이 곧바로 연소를 멈출 것이고, 호흡이 필요한 동물과 사람들은 곧 생명을 유지하기 힘들어질 거예요. 바닷속의 물 분자도 산소를 포함하고 있기 때문에, 극단적으로 산소가 전부 없어진다면 물 자체가 분해되어 증발해 버릴 수도 있다는 가정이 가능합니다. 지표면을 이루는 암석의 주요 구성 성분에도 산소가 다량 포함되어 있어, 이 역시 구조적으로 큰 변형이 생길 수 있겠죠. 이런 가상의 시나리오를 통해 산소가 얼마나 중요한지 알 수 있습니다. ‘산소가 사라지는 지구’라는 상황은 상상만 해도 무시무시한 거죠. 

 

5. 산소는 어디에 쓰일까요? 곳곳에서 놀라운 역할

산소는 우리가 호흡하는 것 외에도 정말 다양한 분야에서 제 몫을 톡톡히 하고 있습니다.

-병원과 응급 상황: 호흡이 힘든 환자에게 산소 마스크나 인공호흡기로 산소를 공급해줘요. -산업 공정: 철광석을 녹일 때, 유리나 반도체를 만들 때 순수 산소가 큰 역할을 해요. 산소가 충분하면 불이 더욱 뜨거워지거든요. -우주 탐사: 우주비행사는 우주복 안에 산소를 공급받고, 로켓 연료가 잘 타도록 산소(액체산소)를 사용해요. -오존층 형성: 산소 원자가 여러 개 모인 오존(O₃)은 해로운 자외선을 차단해주기 때문에 지구 생명에게 큰 도움이 된답니다.

호흡이 힘든 환자에게 산소마스크를 사용하여 숨을 잘 쉴 수 있도록 도와준다.(출처: 픽사베이)

6. 산소를 만들어볼까요?

학교 과학실이나 집에서 간단한 실험으로 산소 발생을 체험해 볼 수 있습니다. 6학년 1학기 과학교과서에 나오는데 어린이가 직접 할 때는 반드시 어른이나 선생님의 도움이 필요하답니다.

가장 간단한 실험 과산화수소수(H₂O₂)를 준비해요. (약국에서 파는 소독용 과산화수소는 농도가 낮으니, 실험 시 농도가 다른 제품을 사용할 수도 있지만 안전 주의) 이때 이산화망가니즈(MnO₂)를 넣으면 산소 거품을 관찰할 수 있어요. 반응이 시작되면 기포가 막 생기는데, 이 기포가 바로 산소랍니다. 촛불을 살짝 가져다 대면, 산소가 많아진 부분에서 불이 더 활활 타오르는 걸 볼 수 있어요.

이렇게 눈으로 직접 산소 발생을 확인하면, 산소를 훨씬 생생하게 느낄 수 있답니다.

과학실에서 실험하는 일반적인 산소 발생 실험장치(출처: 천재학습백과)

 

 

7. 미래를 지키는 산소, 함께 보호해요

산소는 식물이 광합성을 하면서 만들어내는 소중한 자원입니다. 숲이 줄어들면 산소 생산도 줄어들고, 바다에서 플랑크톤이 줄면 바다가 내뿜는 산소도 함께 줄어들지요. 결국 산소를 안정적으로 유지하려면 지구 환경을 잘 보전해야 합니다.

• 일상에서 일회용품을 줄이고, 나무 심기 운동에 참여해 보는 건 어떨까요?
• 해양 오염을 줄이는 것도 플랑크톤을 보호해 산소 공급을 돕는 길이에요.

이런 작은 노력이 쌓이면, 지구 생태계가 건강해지고, 우리도 더 맑고 풍부한 산소를 누릴 수 있습니다.

 

 

 

8. 마무리하며

오늘 하루, 숨을 들이마시는 순간을 조금 더 의식해 보면 어떨까요? 무색무취의 기체 산소,  지구에서 가장 중요한 원소 중 하나입니다. 셀레, 프리스틀리, 라부아지에가 함께 보여준 산소 발견의 역사, 산소가 없어진다는 상상 모두 우리에게 산소의 중요성을 알려주는 이야기였습니다. 길을 걷다가 나무를 보거나, 하늘을 올려다볼 때, 산소의 고마움을 느껴보세요. 작은 마음가짐이 환경을 지키고, 우리 숨통을 지켜주는 데 분명 도움이 될 것입니다.

 

 

 

 

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