수소의 성질과 쓰임새 입니다

과학 이야기를 해보려고 합니다. 그 중에서 청소년 시기에 배웠던 '수소의 성질과 쓰임새'에 관해서 입니다. 당시에 상위 고등학교나 대학교에 입학하기 위해 시험위주의 학습을 많이 해서 아직 잘 기억에 나지 않는 용어였습니다. 지금와서 생각해보면, 과연 일상생활에서 크게 기여를 하는 부분인지는 잘 모르겠습니다.


정확히 수소의 성질과 쓰임새를 알고 있다고 해서 일상생활에 불편함은 전혀 없기 때문 입니다. 하지만 과학은 우리에게 소중한 과목이기 때문에 가볍게 정리해봤습니다.


성질은 아래와 같습니다.

수소는 상온에서 무색,무미,무취의 기체로서 항상 2원자분자 H로 존재하는 것입니다. 흔히 우리가 알고 있는 저압방전관 내에서는 원자상태의 수소로 존재하기도 하죠.



수소분자의 2개의 원자핵 즉 양성자는 각각 자전하고 있으므로 자전의 방향이 같은 오르토수소와 반대인 파라수소라는 이성질체가 생기게 됩니다. 상온에서는 오르토수소 75%와 파라수소 25%의 혼합물이며, 온도를 낮추면 파라수소의 비율이 증가하게 됩니다.


수소는 가장 가벼운 기체이며 분자량도 가장 작아서 같은 온도에서의 분자속도는 모든 기체 중에서 가장 크다고 할 수 있습니다. 따라서 열전도율도 공기의 약 7배로 크고 냉각효과가 좋습니다.


상온에서는 반응성이 적어서 플루오르 이외의 다른 물질과는 직접 화합하지 않으나 염소와는 빛의 작용하에서 폭발적으로 화합합니다. 그러나 고온에서는 활성이 되어 대부분의 금속, 비금속원소와 화합하여 수소화물을 만들게 되죠.


금속에 따라서는 수소의 부분압력이 높을 때 흡수하고 낮아지면 다시 방출하는 것도 있습니다. 수소와 산소와의 혼합물은 상온에서는 안정하나 550도씨 이상에서는 다량의 열을 내면서 화합합니다. 금속산화물과 가열하면 환원하여 금속을 만들며, 촉매가 있으면 불포화유기화합물과 수소화(수소 첨가) 등의 반응을 일으키게 됩니다.


그럼 쓰임새는 무엇이냐?

암모니아합성, 석유화학공업에 관련된 각종 수소화반응, 유지의 수소첨가, 염화수소나 촉매 등의 제조, 연료전지, 산소수소불꽃에 의한 금속의 용접, 절단 등에 이용되며, 액체수소는 저온실험용 냉각제로 쓰이게 됩니다. 이들 중에서 최근 가장 주목받고 있는 것은 에너지원으로서의 용도인데, 수소는 다른 화석연료와 달리 무한하며 태우면 물이 되므로 깨끗합니다. 수소 제조는 경비가 들고 에너지 제어도 어렵기 때문에 아직 연구단계에 있으나, 로켓연료로 실용화되고 있고 일반용 연료로도 기대되고 있습니다.

이렇게 이론적으로 설명된 부분을 보게되면 머리 아프기 마련 입니다. 아래 만화를 보면 더욱 수소의 성질과 쓰임새의 개념에 대해서 알게 됩니다.