아르곤 Ar

발견의 역사

아르곤의 첫 단서는 1785년에 나타났다. 헨리 캐번디시는 공기에 산소를 더 넣고 전기 불꽃을 반복해 일으켜 질소를 제거했는데, 약 120분의 1 크기의 작은 기포가 늘 남았다. 그러나 이 사실의 의미는 100년 넘게 주목받지 못했다.

1892년 물리학자 레일리 경은 공기에서 얻은 질소가 화합물에서 만든 질소보다 늘 약 0.5% 무겁다는 것을 발견했다. 그는 화학자 윌리엄 램지와 함께 공기에서 질소와 산소를 제거해 1894년 알려진 어떤 원소와도 스펙트럼이 맞지 않는 새 기체를 분리했다. 이것이 처음 발견된 비활성 기체였고, 화학자들은 주기율표에 완전히 새로운 족을 추가해야 했다. 1904년 레일리는 노벨 물리학상을, 램지는 노벨 화학상을 받았다.

이름의 유래

이름은 '게으른, 일하지 않는'을 뜻하는 그리스어 argos에서 왔다. 발견자들이 시도한 어떤 물질과도 반응하지 않았기 때문이다. 원소 기호는 처음에 A였으나 1957년 Ar로 바뀌었다. 한국어 '아르곤'은 소리대로 옮긴 이름이다.

주요 용도

• 용접·금속 가공: TIG·MIG 용접에서 녹은 금속을 산소와 질소로부터 보호하고, 스테인리스강 정련에도 쓰인다.
• 조명: 백열전구와 형광등에 채워 필라멘트를 보호하거나 방전을 돕는다.
• 창호: 복층 유리 사이에 채우면 공기보다 열을 덜 전달해 단열 성능이 좋아진다.
• 전자: 규소 단결정 성장과 박막 증착(스퍼터링)에 비활성 분위기를 제공한다.
• 보존: 와인·식품·역사 문서를 산화로부터 지킨다.

동위원소

아르곤의 안정 동위원소는 아르곤-40(대기 아르곤의 약 99.6%), 아르곤-36, 아르곤-38 세 가지다. 아르곤-40은 거의 전부 암석 속 포타슘-40이 수십억 년 동안 방사성 붕괴해 생긴 것이며, 그래서 태양의 아르곤은 주로 아르곤-36인 반면, 지구 대기의 아르곤은 거의 전부 아르곤-40이다. 이 붕괴를 이용한 포타슘-아르곤·아르곤-아르곤 연대 측정법은 화산암과 인류 화석 주변 지층의 연대를 재는 데 쓰인다. 반감기 약 270년인 방사성 아르곤-39는 지하수와 빙하의 연대 측정에 쓰인다.

생활 속 원소

우리가 들이마시는 공기의 약 0.93%가 아르곤으로, 이산화 탄소보다 20배 이상 많다. 보통 농도에서는 해가 없지만, 밀폐된 공간에서 새어 나오면 냄새로 알아챌 수도 없이 산소를 밀어내므로 용접 작업장에서 알려진 위험 요소다.

암흑 물질을 찾거나 중성미자를 연구하는 입자 물리 실험에는 거대한 액체 아르곤 탱크가 쓰인다.