할로젠

염을 만드는 원소

할로젠은 그리스어로 ‘염을 만드는 것’이라는 뜻이다. 할로젠 원소는 모두 바깥 껍질에 전자가 일곱 개 있어 완전한 한 벌에서 하나가 모자라며, 만나는 거의 모든 금속에서 전자 하나를 빼앗는다. 그 결과 염이 생긴다. 식탁염인 염화 나트륨이 가장 잘 알려진 예이며, 플루오린화물, 브로민화물, 아이오딘화물도 모두 같은 방식으로 만들어진다.

한 열 안의 기체, 액체, 고체

할로젠은 주기율표에서 상온의 세 가지 상태를 모두 아우르는 유일한 족이다. 플루오린은 옅은 노란색 기체, 염소는 황록색 기체, 브로민은 주황색 증기를 내뿜는 검붉은 액체이며, 아이오딘은 광택 있는 보랏빛 검은 고체로 데우면 곧바로 보라색 증기가 된다.

이런 변화는 분자의 크기에서 비롯된다. 큰 할로젠 분자일수록 전자가 많아 분자 사이의 약한 인력이 족의 아래로 갈수록 강해지고, 그만큼 녹는점과 끓는점이 올라간다.

아래로 갈수록 줄어드는 반응성

플루오린은 모든 원소 가운데 반응성이 가장 크다. 유리를 부식시키고 물과 격렬하게 반응하며, 비활성 기체인 제논과도 결합한다. 염소는 그보다 덜 공격적이고, 브로민은 더 덜하며, 아이오딘은 상처에 바를 수 있을 만큼 순하다. 반응성이 큰 할로젠은 반응성이 작은 할로젠을 그 염에서 밀어낸다. 브로민화 칼륨 용액에 염소를 불어 넣으면 브로민이 떨어져 나오면서 용액이 주황색으로 변한다.

수돗물, 치아, 갑상샘 속의 할로젠

할로젠은 환경 파괴의 역사에도 등장한다. 한때 냉장고와 스프레이 캔에 쓰인 염화 플루오린화 탄소(CFC)는 대기 높은 곳에서 염소를 내놓아 오존층을 파괴했다. 1987년 몬트리올 의정서로 사용이 단계적으로 금지되었고, 오존층은 서서히 회복되고 있다.

• 염소는 식수와 수영장 물을 소독하며 PVC를 만드는 데 쓰인다
• 플루오린화물은 치아 법랑질을 튼튼하게 해 치약에 첨가된다
• 아이오딘은 갑상샘 호르몬에 꼭 필요하며, 아이오딘 첨가 소금이 결핍을 막는다
• 브로민 화합물은 난연제와 일부 의약품에 쓰인다