비활성 기체

아무도 예상하지 못한 가족

1869년 멘델레예프가 주기율표를 만들 때 비활성 기체는 하나도 알려져 있지 않았다. 반응하지 않으니 화학 분석에 드러난 적이 없었던 것이다. 1894년 아르곤이 평범한 공기 속에 숨어 있다가 발견되었는데, 공기의 거의 1퍼센트가 아르곤이다. 4년 안에 헬륨, 네온, 크립톤, 제논이 뒤를 이었고, 주기율표에는 완전히 새로운 열이 생겼다.

꽉 찬 껍질, 결합에는 무관심

비활성 기체 원자는 바깥 전자 껍질이 완전히 차 있다. 헬륨은 전자 두 개, 나머지는 여덟 개다. 내줄 전자도 받아들일 자리도 없으므로 결합을 거의 만들지 않는다. 이들은 분자가 아닌 단원자로 존재하며, 모두 색도 냄새도 없다.

‘불활성’이라는 말은 꼭 맞는 표현이 아니었음이 드러났다. 1962년 닐 바틀릿이 최초의 비활성 기체 화합물인 헥사플루오로백금산 제논을 만들었고, 지금은 제논과 크립톤의 화합물이 많이 알려져 있다. 그러나 헬륨과 네온은 안정한 중성 화합물을 만든 적이 한 번도 없다.

밤을 밝히는 빛

비활성 기체를 채운 관에 전류를 흘리면 원소마다 고유한 색으로 빛난다. 네온은 유명한 주황빛 빨강, 아르곤은 옅은 청보라, 크립톤은 흰빛이 도는 라벤더색, 제논은 자동차 전조등과 영화 영사기에 쓰이는 밝은 청백색을 낸다. 다른 색의 ‘네온’사인은 대부분 실제로는 아르곤에 수은과 색 형광체를 더한 것이다.

빛 너머의 쓰임

라돈은 예외적인 존재다. 방사성을 띠며 암석에서 스며 나와 집 안에 고이는데, 흡연 다음가는 주요 폐암 원인이다. 많은 나라가 지하실과 1층에서 라돈 검사를 받으라고 권고한다.

• 헬륨: MRI 장비의 초전도 자석 냉각, 풍선과 비행선 띄우기
• 아르곤: 용접할 때의 보호 기체, 전통적인 백열전구 속 충전 기체
• 제논: 우주선의 이온 추진기, 전신 마취제
• 크립톤: 이중창 단열, 일부 고성능 램프