수소

수소(水素, Hydrogen)는 주기율표에서 1주기 1족에 속하는 화학 원소로, 원소 기호는 H, 원자 번호는 1이다. 우주에서 가장 흔한 원소로 우주의 약 75%를 구성하고 있으며, 화학 원소 중 가장 가볍고 간단한 구조를 가지고 있다. 순물질은 실온에서 기체상태의 H²로 존재하며, 1족 원소 중에서 유일한 비금속 원소이다. 동위원소로는 중수소(²H)와 삼중수소(³H) 등이 있다.

역사 및 어원

수소는 1766년에 영국의 화학자 헨리 캐번디시가 처음 발견하였는데, 그는 연소/산화가 플로지스톤이 빠져나오는 현상이라는 기존의 학설에 대해 의심을 품고 반대로 연소/산화는 어떠한 물질이 달라붙는 것이라고 생각하였다. 그는 1766년, 금속-산 반응에서 나오는 기체를 '인화성 공기'로 확인했고, 1781년에는 그 기체를 연소시키면 물이 생김을 발견했으나, 캐번디시의 학설은 인정받지 못했다. 이후 1783년에 앙투안 라부아지에가 피에르시몽 라플라스와 함께 수소가 연소되면 물이 생긴다는 캐번디시의 발견을 재현한 뒤 원소에 수소(Hydrogèn)라는 이름을 붙였다.

수소는 제임스 듀어에 의해 재생식 냉각법과 그의 발명품인 진공 보온병을 이용해 1898년 처음 액화되었으며, 그 다음 해에 고체 수소도 만들었다. 중수소는 헤롤드 유리가 1931년 12월에 발견했고, 삼중수소는 어니스트 러더퍼드, 마크 올리펀트, 파울 하르텍이 1934년에 만들었다. 물 분자에서 보통 수소의 자리가 중수소로 대체된 중수는 1932년 헤롤드 유리의 그룹이 발견하였다. 에드워드 다니엘 클라크는 1819년에 수소 기체 취관을 발명했다. 1823년에는 되베라이너 등과 석회광 등이 발명되었다.

성질

구성

양성자 1개에 중성자가 0~6개로 구성된 핵과 전자 1개로 되어 있다. 자연 상태의 수소 대부분은 중성자가 없는 경수소이며, 중성자를 1개 포함하는 중수소, 중성자를 2개 포함하는 미량의 삼중수소가 나머지를 차지한다. 인공적으로 중성자 3개 이상을 포함하는 수소를 만들 수 있고, 무려 7중수소까지 있으나 모두 반감기가 10-21초 미만으로 짧아 빠른 시간 안에 붕괴를 통해 다른 원소가 되어 버린다. 삼중수소도 방사성 동위원소이나 반감기가 10년 이상이라 자연상태에서도 존재할 수 있다.

족의 분류

수소는 주기율표에서 가장 바깥쪽 껍질에 전자를 하나 가진 리튬 위에 배열한다. 그러나, 타 1족 원소들은 알칼리 금속인 반면 수소는 알칼리 금속보다는 할로젠과 더 비슷하기 때문에, 수소를 17족으로 분류해야 한다는 주장도 있다. 대부분의 주기율표에서는 수소를 1족으로 분류한다.

특징

수소는 우주가 생겨날 때, 거의 최초로 만들어진 화학 원소이다. 그 때문에, 상당히 단순한 구조를 가지고 있으며, 원자량 또한 적다. 수소 원자 모형은 양성자 하나와 전자 하나로 구성되는 원자이기 때문에 완벽한 해석적 해를 구할 수 있는 유일한 원자이다. 따라서 수소 원자 모형을 이해하는 것은 물리학 및 양자화학에서 매우 중요한 위치를 가진다.

기타

이 문서는 실용문서입니다.

이 문서는 실제 내용을 다루고 있는 실용 문서입니다. 사실에 기반하지 않은 수정이나 왜곡은 불가합니다.

각주