비활성 기체
1. 개요
Noble gas/非活性 氣體
원소 주기율표의 18족 원소들 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe), 라돈(Rn)을 이르는 말. 단, 똑같이 18족에 있지만 118번 원소인 오가네손(Og)은 비활성 기체가 아닐 가능성이 높다.[1]
비(非)활성 기체 대신 불(不)활성 기체라고도 한다.[2][3] 영어로는 noble gas.[4]
2. 특징
이름처럼 전부 상온에서 기체 상태이며, 전자가 가장 바깥 전자 껍질에 8개가 꽉 차 있는 상태(헬륨은 예외로 2개이다)이기 때문에 다른 원소와 거의 결합/반응하지 않는 안정한 원소들이다. 그러다 보니 다른 원자와는 결합하지 않고도 분자의 특징을 가지는데 이를 단원자분자라고 부른다.[5] 서로간에도 결합이 약하기 때문에 낮은 녹는점과 끓는점을 가진다. 또한, 비활성 기체 원소들은 액체로 존재하는 범위가 10℃ 이내로 좁은 편이다.
비활성 기체들은 반응성이 거의 없기 때문에 충전재로 주로 쓰이며[6], 네온사인은 물론 형광등, 활주로 유도등을 비롯한 조명 충전재로 사용한다. 원소를 봉입한 유리관 양쪽의 전극에서 전기를 방전시켜 주면 알칼리 금속의 불꽃 반응과 마찬가지로 원소마다 각기 다른 색을 나타내기 때문에 원소들을 섞어 다양한 색을 나타낼 수 있다.
하지만 비활성 기체 중 헬륨과 네온을 제외한 '무거운' 기체들은 플루오린 등과 화합을 한다는 것이 발견되어 엄밀한 의미의 비활성이라고 하지는 못하게 되었기 때문에 요즘은 희(稀)가스 내지는 영족 기체[7]라는 표현도 자주 쓰이기도 한다. 그리고 2017년 헬륨마저도 화합을 하는것이 밝혀졌다. 다만 네온만큼은 아직까지 그 어떤 중성 화합물도 발견되지 않았다.
또한 헬륨-4가 액체 상태이면 초유동체가 된다. 문서 참고.
3. 기타
이 비활성 기체와 관련있는 화학자로는 '윌리엄 램지'가 있다. 헬륨이 지구에도 존재한다는 사실을 발견했고, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논을 발견하였으며 라돈의 연구에서 라돈이 붕괴되면서 헬륨이 방출된다는 사실을 발견했고 이러한 공로들로 노벨상을 수상했다.
[1] 최신 예측에 따르면 반도체 성질을 가진 금속성 고체일 것이라고 한다.[2] 예전에는 일본 학술 용어인 不活性気体를 그대로 번역하여 '불활성 기체'란 말이 표준어였으나, 화학 수업할 때마다 학생들 얼굴이 빨개진다는 화학 교사들의 탄원(불알성 기체(...))으로 비활성 기체로 바뀐 것이라고 한다카더라. 진위 여부는 믿거나 말거나. 물론 신나게 즐겨 사용하던 교사들도 계셨다.[3] 엄밀히 따지면, '불-'은 주로 '-하다' 따위를 붙여 용언으로 만들 수 있는 명사에 붙고, 그 외의 경우엔 '비-'가 붙는다. 그러니 문법상으론 '비활성'이라고 써야 맞는다.[4] 활성적이지 않은 기체는 inert gas. 이때는 질소 포함.[5] 다만 분자는 두 개 이상의 원자가 공유 결합으로 결합한 것이라 정의하므로 엄밀히는 분자가 아니라 원자에 속한다.[6] 안에 들어있는 물질과 반응하지 않으므로.[7] 유럽식, 즉 전통적인 족 분류법에서는 지금의 18족이 0족였기 때문이다.