염소 (원소)

염소(₁₇Cl)

개요
영어명	Chlorine
표준 원자량 (Ar, standard)	[35.446, 35.457] 35.45 (보편)
주기율표 정보
F ↑ Cl ↓ Br S ← Cl → Ar
원자 번호 (Z)	17
족	17족
주기	3주기
구역	p-구역
화학 계열	반응성 비금속
전자 배열	[Ne] 3s2 3p5
준위별 전자 수	2, 8, 7 염소의 전자껍질 (2, 8, 7)
물리적 성질
겉보기	황록색
상태 (STP)	기체
녹는점	171.6 K
끓는점	239.11 K
밀도 (STP)	3.2 g/L
융해열	(Cl2) 6.406 kJ/mol
기화열	(Cl2) 20.41 kJ/mol
몰열용량	(Cl2) 33.949 J/(mol·K)
증기 압력 압력 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 온도 (K) 128 139 153 170 197 239
원자의 성질
산화 상태	±1, 3, 5, 7 (강산성 산화물)
전기 음성도 (폴링 척도)	3.16
이온화 에너지	1차: 1251.2 kJ/mol 2차: 2298 kJ/mol 3차: 3822 kJ/mol
원자 반지름	100 pm (실험값) 79 pm (계산값)
공유 반지름	99 pm
판데르발스 반지름	175 pm
스펙트럼 선
그 밖의 성질
결정 구조	단순 입방정계
음속	(기체, 0 °C) 206 m/s
열전도율	8.9 m W/(m·K)
전기 저항도	10 Ω·m (20 °C)
자기 정렬	상자성
CAS 번호	7782-50-5
동위체 존재비 반감기 DM DE (MeV) DP 35Cl 75.77% 안정 36Cl 합성 3.01×105y β- 0.709 36Ar ε - 36S 37Cl 24.23% 안정

염소(鹽素←일본어: 塩素 엔소^[*], 영어: chlorine 클로린^[*])는 할로젠에 속하는 화학 원소로 기호는 Cl(←라틴어: chlorium 클로리움^[*])이고 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 산화제, 표백제, 살균제 등으로 쓰인다. 자외선 존재하에 수소와 반응하여 염화수소를 생성하며, 앙금 생성 반응을 통해 산출되는 염화 은은 흰색 앙금이다.

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 17족을 이루며, 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.

존재

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.

동위원소

염소의 가장 흔한 동위원소는 염소-35(존재비율 75.77%)와 염소-37(존재비율 24.23%)이며, 평균 원자량은 35.4527이다. 이외에 방사성 동위원소인 염소-36이 자연계에 극미량 존재한다. 이는 아르곤-36이 대기 중에서 우주선(cosmic ray)과 상호작용하여 붕괴되면서 생성된다. 염소-35의 중성자 포획이나 칼슘-40의 뮤온 포획으로 인해 생성되기도 한다. 1952년과 1958년에 행해진 핵실험에 의해 해수 속의 염소가 염소-36으로 변하여 다량의 염소-36이 인공적으로 생성되기도 했다. 염소-36은 반감기가 약 30만 8000년 정도로, 황-36과 아르곤-36으로 붕괴한다. 방사성 연대 측정법에서는 약 6만년에서 100만년 전까지의 연대를 측정하는데 사용된다.

역사

가장 흔한 염화물인 소금은 아주 오랫동안 알려져 있었다. 1630년경에는 벨기에의 화학자이자 물리학자인 헬몬트에 의해 염소가 기체 상태로 존재한다는 것이 알려졌다. 1774년 스웨덴의 화학자인 셸레에 의해 염소에 대한 연구가 진행되었다. 그는 염소 기체를 '플로지스톤을 잃은 무리아틱 산'이라고 불렀는데 이는 당시 염산을 '무리아틱 산'이라고 부른 것에서 유래했다. 그러나 그는 염소가 원소일 거라고는 생각하지 못하고 염산의 산화물이라고 생각했다. 대신, 산화물의 형태로 존재하는 이 원소를 '무리아티큠'이라 명명했다. 1809년 게이뤼삭(Joseph Louis Gay-Lussac)과 테나르(Louis-Jacques Thénard)는 셸레가 발견한 물질을 목탄에 반응시켜 그 안에 포함된 산소가 목탄 속의 탄소와 반응하여 일산화탄소를 생성시키고, 원소 상태의 '무리아티큠'을 남기는 실험을 했다. 그러나 그들은 이 실험에 실패한 후, '플로지스톤을 잃은 무리아틱 산'이 원소일지도 모른다고 생각했다. 이는 1810년 험프리 데이비가 같은 실험을 반복하여 증명했다. 또, 데이비는 염소에 그리스어로 녹황색을 뜻하는 χλωρος (chlōros)에서 이름을 따 영어로 'Chlorine'이라는 이름을 붙였다. 1811년 요한 슈바이거(Johann Salomo Christoph Schweigger)가 염소를 일컫는 말로 '할로젠'을 사용하였으나, 이후 1842년 베르셀리우스의 제안으로 염소와 17족에 있는 플루오린,브로민,아이오딘도 함께 지칭하는 말로 사용하게 되었다. 마이클 패러데이는 1823년 최초로 염소를 액화시키는데 성공했다. 1912년 염소를 포함하는 폴리염화 바이닐(PVC)가 개발되었다. 1915년 4월 22일 2차 이프르 전투에서 독일군이 최초로 염소를 이용한 기체 화학 무기를 만들어 사용했는데, 당시에는 방독면이 널리 보급되지 않아 그 피해가 컸다.

외부 연결

• “염소”. 《네이버캐스트》. 
• (영어) 염소 - WebElements.com