1. 개요
非 活 性 氣 體 / noble gas원소 주기율표의 18족(舊 0족) 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 아니라 반도체 성질을 가진 금속성 고체일 가능성이 높다.
비(非)활성 기체 대신 불(不)활성 기체라고도 한다. 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(...))때문에 비활성 기체로 바뀐 것이라는 학교전설이 있다. 진위 여부는 믿거나 말거나. 물론 나이 많은 교수, 교사들은 불활성이라는 단어가 더 익숙하다보니 학생들 반응이 어떻든 아무렇지도 않게 신나게 즐겨 사용하는 경우가 많다. 교재에 비활성이라 써놔도 무시하고 애써 불활성이라 읽을 정도이다. 한국어에서, '불-'은 주로 '-하다' 따위를 붙여 용언으로 만들 수 있는 명사에 붙고[1], 그 외의 경우엔 '비-'가 붙는다. 그러니 한국어 어법상으론 '비활성'이 더 자연스럽다.
영어로는 비활성 기체라는 뜻의 inert gas라고 불렀으나, 이후 극소수의 화합물이 발견되면서 '희귀하고 고상한' 기체라는 뜻의 noble gas라고 재명명했다. 그래서 '희(稀)가스'라고도 한다.
인체는 몰론이고 어떠한 생물체에서도 사실상 존재하지 않는다.
2. 특징
이름처럼 전부 상온에서 기체 상태이며, 헬륨을 제외한 비활성 기체는 전자가 가장 바깥 전자 껍질에 8개가 꽉 차 있는 상태( 헬륨은 예외로 2개이다)이기 때문에 다른 원소와 거의 결합/반응하지 않는 안정적인 원소들이다. 그러다 보니 다른 원자와는 결합하지 않고도 분자의 특징을 가지는데 이를 단원자분자라고 부른다.[2] 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[3], 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 색[4]을 나타내기 때문에 원소들을 섞어 다양한 색을 나타낼 수 있다. 헬륨은 광고용 열기구 및 비행선, 네온은 광고판, 아르곤은 형광등과 백열 전구의 충전 기체, 크립톤과 제논은 일부 전구나 카메라 플래시에 사용할 수 있다.
하지만 비활성 기체 중 헬륨과 네온을 제외한 '무거운' 기체들은 플루오린과, 특히 제논과 라돈은 산소나 염소와도 화합을 한다는 것이 발견되어 엄밀한 의미의 비활성이라고 하지는 못하게 되었기 때문에 요즘은 희(稀)가스 내지는 영족 기체[5]라는 표현도 자주 쓰이기도 한다. 그리고 2017년 헬륨마저도 화합을 하는것이 밝혀졌다. 다만 네온만큼은 아직까지 그 어떤 중성 화합물도 발견되지 않았다. 비활성 기체족 원소의 화학 반응성은 네온 < 헬륨 < 아르곤 < 크립톤 < 제논 < 라돈 <<< 오가네손 순이다.
또한 헬륨-4가 액체 상태이면 초유동체가 된다. 문서 참고.
3. 기타
이 비활성 기체와 관련있는 화학자로는 윌리엄 램지가 있다. 헬륨이 지구에도 존재한다는 사실을 발견했고, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논을 발견하였으며 라돈의 연구에서 라돈이 붕괴되면서 헬륨이 방출된다는 사실을 발견했고 이러한 공로들로 노벨상을 수상했다.공학에서는 학문적인 엄밀함보다 실용성을 더 중시하기 때문에, 화학반응이 없는 기체는 18족 원소가 아니더라도 비활성 기체라고 부르는 경우가 있다. 대표적으로 전기공학에선 고압전류 차단기에 쓰이는 기체인 육불화황을 비활성 기체라고 부르기도 한다.
[1]
불가능하다, 불안정하다, 불친절하다.
[2]
다만 분자는 두 개 이상의 원자가 공유 결합으로 결합한 것이라 정의하므로 엄밀히는 분자가 아니라 원자에 속한다.
[3]
안에 들어있는 물질과 반응하지 않으므로.
[4]
헬륨: 주황색, 네온: 붉은색, 아르곤: 보라색, 크립톤: 흰색, 제논: 하늘색, 라돈: 어두운 붉은색(추정)
[5]
유럽식, 즉 전통적인 족 분류법에서는 지금의 18족이 0족였기 때문이다.