화학 원소 이야기 - 헬륨

첫 번째로 주기율표상 1번 원소인 수소(H)에 대한 포스팅을 올렸었는데
이번에는 2번째 원소인 헬륨(He)에 대해서 써보려고 한다.

헬륨은 원자번호 2번의 원자이고 비활성기체이다.

여기서 잠깐 비활성기체에 대해서 짚고 넘어가 보자. 비활성기체란 상온에서 기체 상태로 존재하는 것으로 다른 원소와 결합하지 않아서 비활성 기체라고 불리게 되었다. 다른 원자와 반응하지 않는 것은 가장 바깥쪽 전자껍질에 전자가 8개로 꽉 차 있어서 안정된 상태로 있어서이고(헬륨은 예외적으로 2개.) 주로 18족 원소들이 이에 해당한다.  단원자 분자로도 불리기도 하지만 결합이 약해 낮은 녹는점과 끓는점을 갖는다. (헬륨은 지금까지 알려진 원소 중 가장 낮은 끓는 점을 갖는다) 대표적으로는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 등이 있으며, 반응하지 않는 특성 때문에 충전재로 많이 사용된다.

헬륨은 우주에서 수소 다음으로 많지만 수소 다음으로 가벼워서 마찬가지로 지구상에는 거의 존재하지 않는다.
그러나 태양에서는 수소 다음으로 많은 양을 차지하며, 태양 중심에선 수소의 핵융합 반응으로 헬륨이 생성되고 있다.
무색, 무취, 무미의 기체로 가장 반응성이 작고 이상기체에 가깝다고 할 수 있다.

헬륨이 가장 많이 사용되는 곳은 초전도 자석의 냉각제로 사용된다. 그중에서도 MRI의 초전도 자석을 냉각하는 데 가장 많이 사용된다. 누출 감지나 용접할 때에도 사용하고 비행선에도 주입한다. (가볍고 반응성이 적어서 사용되는데, 수소는 가볍긴 하지만 반응을 잘해 안정성이 떨어져서 이용하지 않는다)
일반적으로는 헬륨 풍선이나 헬륨을 마시고 목소리가 변조되는 것으로 많이 알고 있지만,
실제로 헬륨이 다른 곳에서 쓰이는 양에 비하면 미미한 편이다.
이야기 나온 김에 헬륨을 마시면 목소리가 변하는 것은 헬륨에서의 음속이 공기 중에서보다 빨라 공명 진동수가 증가해서 그렇다. 그러나 너무 많이 흡입하면 산소를 호흡하는 데에 있어 방해가 돼서 질식할 위험이 있다.
그러나 기본적으로 중성 상태의 헬륨 같은 경우엔 생물학적으로 큰 영향이 없어 무독성인 거로 알려져 있다.
혈액 속에도 미량의 헬륨이 존재하기는 한다.

헬륨은 가벼워서 공기 중에 방출되면 우주로 날아가서 재생할 수 없는 물질로 생각해서 예전에는 언젠가는 고갈될 것으로 생각했다. 그러나 최근 밝혀진 바에 따르면 방사선 붕괴로 지구 안쪽 깊숙한 곳에서 생성된 헬륨은 기대보다 더 많다는 것을 알게 되었다. 그리고 화산에서 방출되는 헬륨도 있다고 한다.


헬륨에 대해서 조사하고 두서없이 써내려갔는데 알고 있었던 내용도 있지만 새롭게 알게 된 내용도 있었다.
주기율표 순으로 하려고 했지만 우리 주변에서 많이 사용되거나 많이 언급되는 원소들 위주로 포스팅하고 가끔 익숙하지 않은 원소들로 포스팅해야겠다.