염소란 무엇일까?

#1 염소란?

염소는 할로젠에 속하는 화학 원소로 기호는 Cl이고 원자 번호는 17이다. 염화 이온은 소금의 주요 성분으로, 자연계에 널리 분포하며, 특히 생명에게 필수적이다. 염소는 표준 상태에서 이원자 분자 형태로 존재하는 황록색 기체로 불쾌한 냄새가 있고 공기보다 2.5배 무겁다. 전자친화도는 원소 중 가장 높고, 전기음성도는 네 번째로 높다. 또, 두번째로 풍부한 할로젠 원소이며, 지각에서 21번째로 많이 존재한다. 염소 기체는 생물에게 매우 유독하고 위험하다. 제1차 세계대전에서는 최초의 기체 화학 무기로 사용되기도 했다. 염소 용액은 선화제, 표백제, 살균제 등으로 쓰인다. 자외선 존재하에 수소와 반응하여 염화수소를 생성하며, 앙금 생성 반응을 통해 산출되는 염화은은 흰색 앙금이다.

 

지구상에 존재하는 염소는 대개 염과 결합한 화합물의 형태로 존재한다. 주로 암염, 카널라이트 등의 형태로 발견된다. 또한, 바닷물에 많은 양의 염화 이온이 녹아있다. 해수 전체 질량의 약 1.9%는 염화 이온이다. 현재까지 약 2000가지의 염소 화합물이 알려져 있다.

 

 

#2 특징

• 물리적 특성 - 표준 상태에서 염소는 두 개의 원자가 결합하여 염소 분자를 형성한다. 두 원자 사이의 결합력은 약 242.580kJ/mol 정도로 비교적 약한 편이라서 반응성이 큰 편이다. 1기압에서의 끓는점은 -34.0℃이나 실온에서 740kPa 이상의 압력을 가하면 액화할 수 있다.
• 화학적 특성 - 염소는 플루오린, 브로민, 아이오딘, 아스타틴과 함께 주기율표의 할로겐족을 이루며, 헬륨과 네온을 제외한 거의 모든 원소와 반응하여 화합물을 만든다. 염소는 -1에서 +7까지의 모든 홀수 산화수를 가질 수 있으며, 화합물의 종류에 따라 0,+4,+6의 산화수를 가질 수도 있다.

 

#3 동위 원소

염소의 동위 원소 중 가장 안정한 두 가지 동위원소는 35Cl와 37Cl이다. 두 종류의 동위 원소의 존재 비율을 고려한 염소의 평균 원자량은 35.4527이다. 모든 원자는 수소 원자량의 정수배라는 주장을 한 프로스트의 법칙과 방사성 동위원소라는 개념이 알려지지 않았던 초기 화학의 부족함 때문에 이렇게 정수로 나오지 않는 염소의 원자량은 당시의 화학자들에게 큰 혼란을 일으켰다.

 

 

이외에 자연에는 미량의 36Cl이 존재하는데, 그 존재비율은 안정한 방사성 동위원소 7×1013 개에 1개 정도이다. 36Cl은 대기 중에서 36Ar이 우주선과 상호작용하여 붕괴되면서 생성된다. 지하에서는 35Cl의 중성자 포획이나 40Ca의 뮤온 포획의 결과물로써 생성된다. 36Cl은 반감기가 약 30만 8000년 정도로, 36S과 36Ar으로 붕괴한다. 방사능 연대 측정에 적용하면 약 6만 년에서 100만 년 전까지의 연대를 측정할 수 있다. 인공적으로는 1952년과 1958년 대기권에서 행해진 핵실험으로 인해 발생된 방사선이 해수에 포함된 염소를 36Cl로 변화시켜 상당량의 36Cl이 생성되기도 했다. 이들이 대기에 머무른 기간은 약 1주일 정도였다. 이외에도 물속에서는 약 50년 정도의 연대를 측정할 수 있으며, 빙하와 빙퇴석에 관련된 지질학 연구에도 유용하게 사용된다.