아르곤(Argon, Ar)의 성질과 이용

• 원자번호：18
• 족：18족(3주기)
• 원자량：39.948
• 밀도(0도)：기체(1.784 g/L), 액체(1.40 g·cm-3)
• 각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 8
• mp：-189.35℃ / bp：-185.85℃

아르곤의 성질

아르곤은 냄새와 색이 없으며 인체에 무독한 비활성 기체(noble gas)이다. 아르곤은 지구 대기 성분 증에 질소와 산소 다음으로 많은 0.93%를 차지한다. 아르곤이 많은 이유는 지각 속의 칼륨-40이 붕괴하여 아르곤-40(전체 아르곤의 99.6%가 아르곤-40임)으로 변하기 때문이다.

아르곤은 다른 원소와 화학반응을 하지 않지만, 극저온(-265℃ 이하)에서는 수소와 플루오르와 결합하여 HArF(argon flurohydride)로 존재할 수 있다는 것을 헬싱키 대학의 연구자들이 지난 2,000년에 발견했다.

아르곤 원소는 영국의 물리학자 레일리(Lord Rayleigh 1842-1919)와 스코틀랜드의 화학자 램지(William Ramsay 1852-1916) 두 과학자가 1894년에 발견했다. 당시 레일리는 질소 샘플을 둘 가지고 있었다. 하나는 공기 중에서 산소와 이산화탄소, 수증기를 제거하고 남은 질소였고, 다른 하나는 암모니아에서 분리한 질소였다. 그런데 두 샘플은 같은 질소이면서 밀도에 0.05% 차이가 있었다. 이를 이상하게 여긴 레일리는 램지의 도움을 얻어 오랜 연구 끝에 공기 중에 아르곤이 포함되어 있다는 것을 알게 되었다. 이 연구로 레일리는 1904년에 노벨물리학상을 수상했다.

아르곤의 이용도

아르곤은 액화 공기를 분별증류(分別蒸溜 distillation)하여 순수한 산소와 질소를 생산할 때 그 중간 온도에서 부산물로 얻는다. 아르곤은 세계적으로 1년에 약 70만 톤 생산되고 있는데, 아르곤을 백열전구 속에 채우면 텅스텐 필라멘트의 부식과 증발을 방지하여 전구 내부가 검게 변하는 것을 방지한다. 형광등에도 내부에 아르곤을 채운다.

방사능을 측정하는 가이거계수관 속의 아르곤은 방사선이 지나가면 이온화되어 계기가 작동토록 한다. 아르곤은 무거운 기체이면서 불활성이므로 소화기(消火器)에 채워 사용하기도 하는데, 값비싼 귀중 장비들이 보존된 방에 소화 도구로 준비해둔다.

아르곤-40은 반감기가 12억 5천만년인 방사성 칼륨으로부터 생겨나고 있다. 그러므로 암석에 포함된 칼륨과 아르곤의 양을 비교 조사하면 암석의 연대를 측정할 수 있다. 이를 ‘칼륨 아르곤 연대측정’이라 부른다.

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