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대기 조석 일반적인 특징
가장 큰 진폭의 대기 조석은 대부분 대류권과 성층권에서 대기가 주기적으로 가열될 때 발생한다. 이때 수증기와 오존은 낮 동안 태양 복사를 흡수한다. 이 조석은 발생 지역에서 전파되어 중간권과 열권으로 상승한다. 대기 조석은 바람, 온도, 밀도 및 압력의 규칙적인 변동으로 측정될 수 있다. 대기 조석은 해양 조석과 많은 공통점을 가지고 있지만 두 가지 주요 구별되는 특징이 있다.
대기 조석은 주로 태양의 대기 가열에 의해 발생하지만, 해양 조석은 달의 중력 당김과 더 적은 정도로 태양의 중력에 의해 발생한다. 이는 대부분의 대기 조석이 태양일의 24시간 길이와 관련된 진동 주기를 가지는 반면, 해양 조석은 태양일과 약 24 시간 51 분의 더 긴 음력 조석일 (연속적인 달의 통과 사이의 시간) 모두와 관련된 진동 주기를 가진다는 것을 의미한다.
대기 조석 일반적인 특징
대기 조석은 높이에 따라 밀도가 크게 변하는 대기에서 전파된다. 이로 인한 결과는 조석이 점점 더 희박한 대기 영역으로 상승함에 따라 그 진폭이 자연적으로 기하급수적으로 증가한다는 것이다 (이 현상에 대한 설명은 아래 참조). 대조적으로, 해양의 밀도는 깊이에 따라 약간만 변하므로 거기서는 조석의 진폭이 깊이에 따라 반드시 변하지는 않는다.
지표면에서 대기 조석은 24시간 및 12시간 주기를 갖는 규칙적이지만 작은 지표면 압력 진동으로 감지될 수 있다. 그러나 더 높은 높이에서는 조석의 진폭이 매우 커질 수 있다. 중간권 (약 50–100 km (30–60 mi; 200,000–300,000 ft) 높이)에서 대기 조석은 50 m/s 이상의 진폭에 도달할 수 있으며 종종 대기 운동의 가장 중요한 부분이다.
지표 근처의 미세한 변동에서 중간권 운동을 지배하는 진동으로 진폭이 극적으로 증가하는 이유는 대기 밀도가 높이가 증가함에 따라 감소한다는 사실에 있다. 조석이나 파동이 위로 전파될수록 밀도가 점점 더 낮은 영역으로 이동한다. 조석이나 파동이 소산되지 않는다면 그 운동 에너지 밀도는 보존되어야 한다. 밀도가 감소함에 따라 조석이나 파동의 진폭이 그에 따라 증가하여 에너지가 보존된다.
이 높이에 따른 증가에 따라 대기 조석은 지표면보다 중간권과 상층 대기에서 훨씬 더 큰 진폭을 갖는다.
대기 조석 태양 대기 조석
가장 큰 진폭의 대기 조석은 태양에 의한 대기의 주기적인 가열에 의해 발생한다. 낮에는 대기가 가열되고 밤에는 가열되지 않는다. 이 규칙적인 일주기(매일) 가열 주기는 태양일과 관련된 주기를 갖는 열 조석을 생성한다. 처음에는 이 일주기 가열이 가열의 주기성에 해당하는 24시간 주기를 갖는 조석을 발생시킬 것으로 예상될 수 있다. 그러나 관측에 따르면 24시간 및 12시간 주기를 갖는 큰 진폭의 조석이 발생한다. 8시간 및 6시간 주기를 갖는 조석도 관측되었지만, 이 후자의 조석은 일반적으로 진폭이 더 작다. 이 주기 집합은 대기의 태양 가열이 대략 방형파 프로필로 발생하여 고조파가 풍부하기 때문에 발생한다. 이 패턴을 푸리에 변환을 사용하여 별도의 주파수 구성 요소로 분해하면 평균 및 일일 (24시간) 변동 외에 12, 8, 6시간 주기를 갖는 상당한 진동이 생성된다. 태양의 중력 효과에 의해 생성된 조석은 태양 가열에 의해 생성된 조석보다 훨씬 작다. 이 시점부터 태양 조석은 열 태양 조석만을 지칭한다.
대기 조석 태양 대기 조석
태양 에너지는 대기 전체에 흡수되며, 이 맥락에서 가장 중요한 것 중 일부는 대류권의 약 0–15 km 높이의 수증기, 성층권의 약 30–60 km 높이의 오존, 열권의 약 120–170 km 높이의 분자 산소 및 분자 질소이다. 이러한 종의 전 지구적 분포 및 밀도 변화는 태양 조석의 진폭 변화를 초래한다. 조석은 또한 조석이 통과하는 환경의 영향을 받는다.
태양 조석은 이동성과 비이동성의 두 가지 구성 요소로 나눌 수 있다.
이동성 조석은 태양 동기식이다. 지상의 정지한 관찰자 관점에서 보면 태양의 겉보기 움직임과 함께 서쪽으로 전파된다. 이동성 조석이 태양에 대해 고정되어 있기 때문에 여기 패턴도 태양에 대해 고정되어 형성된다. 지구 표면의 정지한 시점에서 관찰되는 조석의 변화는 이 고정된 패턴에 대한 지구의 자전으로 인해 발생한다. 지구의 태양에 대한 기울기, 따라서 여기 패턴에 대한 기울기로 인해 조석의 계절적 변화도 발생한다.
대기 조석 태양 대기 조석
이동성 태양 조석은 관측과 역학 모델을 통해 광범위하게 연구되어 왔다.
비이동성 조석은 이동성 조석과 동일한 주기를 가진 전 지구적 규모의 파동으로 생각할 수 있다. 그러나 비이동성 조석은 태양의 겉보기 움직임을 따르지 않는다. 수평으로 전파되지 않거나, 동쪽으로 전파되거나, 태양과 다른 속도로 서쪽으로 전파된다. 이러한 비이동성 조석은 경도에 따른 지형의 차이, 육지-바다 대조, 표면 상호 작용에 의해 생성될 수 있다. 중요한 원천은 열대 지역의 깊은 대류로 인한 잠열 방출이다.
24시간 조석의 주요 원천은 표면 효과가 중요한 낮은 대기이다. 이는 조석 진폭의 경도 차이에서 볼 수 있는 상대적으로 큰 비이동성 구성 요소에 반영된다. 가장 큰 진폭은 남아메리카, 아프리카 및 오스트레일리아 상공에서 관측되었다.
대기 조석 달 대기 조석
대기 조석은 달의 중력 효과를 통해서도 생성된다. 달 (중력) 조석은 태양열 조석보다 훨씬 약하며, 달에 의해 발생하는 지구 해양의 움직임과 더 적은 정도로 대기에 대한 달의 중력 인력의 효과에 의해 생성된다.
대기 조석 고전적 조석 이론
대기 조석의 기본 특성은 고전적 조석 이론에 의해 설명된다. 역학적 강제력과 소산을 무시하면, 고전적 조석 이론은 대기 파동 운동이 초기 정지 상태의 수평 성층화되고 등온적인 경도 평균 상태의 선형 섭동으로 간주될 수 있다고 가정한다. 고전적 이론의 두 가지 주요 결과는 다음과 같다.
원시 방정식은 구형 등온 대기에서의 섭동 (프라임 변수)에 대한 선형화된 방정식을 도출한다.
정의와 함께:
방정식 세트는 대기 조석, 즉 경도 파수  및 주파수 를 갖는 경도 전파 파동에 대해 풀 수 있다. 경도 파수 는 양의 정수이므로 의 양의 값은 동쪽으로 전파되는 조석에 해당하고 음의 값은 서쪽으로 전파되는 조석에 해당한다. 형태의 분리 접근법
및 몇 가지 조작을 수행하면 조석의 위도 및 수직 구조에 대한 표현을 얻는다.
조석의 위도 구조는 라플라스 조석 방정식이라고도 하는 수평 구조 방정식에 의해 설명된다.
라플라스 연산자 포함
,  및 고유값 사용
따라서 대기 조석은 하우 함수라고 불리는 고유함수 와 고유값 을 가진 지구 대기의 고유진동이다. 후자는 조석의 위도 구조와 수직 구조를 연결하는 등가 깊이 를 정의한다.
대기 조석 고전적 조석 이론
Longuet-Higgins는 라플라스 방정식을 완전히 풀었고 음의 고유값 ε sn 을 가진 조석 모드를 발견했다(그림 2). 두 가지 종류의 파동이 존재한다. 양의 n으로 표시되는 1종 파동 (때로는 중력파라고도 함)과 음의 n으로 표시되는 2종 파동 (때로는 회전파라고도 함)이다. 2종 파동은 코리올리 효과에 의해 존재하며 12시간 (또는 |ν| ≤ 2)보다 긴 주기에서만 존재할 수 있다. 조석 파동은 양의 고유값 (또는 등가 깊이)을 가진 내부 파동 (진행파)으로, 유한한 수직 파장을 가지며 파동 에너지를 위로 전달할 수 있거나, 음의 고유값과 무한히 큰 수직 파장을 가진 외부 파동 (소멸파)으로, 위도에 따라 위상이 일정하게 유지된다는 것을 의미한다. 이러한 외부 파동 모드는 파동 에너지를 전달할 수 없으며, 발생 지역 외부에서는 진폭이 높이에 따라 기하급수적으로 감소한다. n의 짝수는 적도에 대해 대칭인 파동에 해당하고, 홀수는 비대칭 파동에 해당한다. 내부 파동에서 외부 파동으로의 전환은 ε ≃ εc 또는 수직 파수 kz = 0 및 λz ⇒ ∞에서 각각 나타난다.
대기 조석 고전적 조석 이론
태양열 유입 구성과 가장 잘 일치하여 가장 강하게 여기되는 기본적인 태양 일주기 조석 모드는 하우 모드 (1, -2)이다 (그림 3). 이 모드는 현지 시간에 따라 달라지며 태양과 함께 서쪽으로 이동한다. 이는 2종의 외부 모드이며 ε 1−2  = −12.56의 고유값을 갖는다. 지상에서의 최대 압력 진폭은 약 60Pa이다. 가장 큰 태양 반일주기 파동은 모드 (2, 2)이며 지상에서의 최대 압력 진폭은 120Pa이다. 이는 1종의 내부 파동이다. 그 진폭은 고도에 따라 기하급수적으로 증가한다. 태양에 의한 여기는 모드 (1, -2)의 절반이지만, 지상에서의 진폭은 두 배 더 크다. 이는 외부 파동의 억제 효과를 나타내는데, 이 경우 네 배의 억제 효과를 나타낸다.
경계해와 강제력 영역 위 고도에서, 정규형의 수직 구조 방정식은 다음과 같다.
해는 다음과 같다.
정의 사용
대기 조석 고전적 조석 이론
따라서 각 파수/주파수 쌍(조석 성분)은 지수 n의 연관된 하우 함수 (문헌에서 종종 조석 모드라고 불림)의 중첩이다. 명칭은 n의 음수 값이 소멸 모드(수직 전파 없음)를 나타내고 양수 값이 전파 모드를 나타내도록 되어 있다. 등가 깊이 은 수직 파장 과 연결된다. 왜냐하면 가 수직 파수이기 때문이다.
전파하는 해()의 경우 수직군속도
서쪽으로 전파되는 파동()에 대해 인 경우에만 양수(상향 에너지 전파)가 되거나, 동쪽으로 전파되는 파동()에 대해 인 경우에만 양수가 된다. 주어진 높이 에서 파동은 다음에서 최대화된다.
고정된 경도 의 경우, 이는 전파 방향과 무관하게 시간이 지남에 따라 항상 하향 위상 진행을 초래한다. 이는 관측 해석에 중요한 결과이다. 시간의 하향 위상 진행은 에너지의 상향 전파를 의미하며, 따라서 대기 하층에서의 조석 강제력을 의미한다. 밀도가 감소함에 따라 진폭은 높이 와 함께 증가한다.
대기 조석 흩어지기
조석의 감쇠는 주로 하층 열권 영역에서 발생하며, 중량파의 파동으로 인한 난류에 의해 발생할 수 있다. 해변에 부서지는 파도와 유사한 현상으로, 에너지는 배경 대기로 소멸된다. 평균 자유 거리가 희박한 대기에서 증가함에 따라 분자 확산 또한 하층 열권의 더 높은 고도에서 점점 더 중요해진다.
열권 고도에서, 주로 중성 기체와 전리층 플라스마 사이의 충돌로 인한 대기 파동의 감쇠는 중요해져서 약 150km 고도 이상에서는 모든 파동 모드가 점차 외부 파동이 되고 하우 함수는 구형 함수로 퇴화한다. 예를 들어, 모드 (1, -2)는 구형 함수 P 11 (θ)로 발전하고, 모드 (2, 2)는 P 22 (θ)가 되며, 여기서 θ는 여위도 등이다. 열권 내에서 모드 (1, -2)는 지배적인 모드로, 외기권에서 최소 140K의 일주기 온도 진폭과 100m/s 이상의 수평 바람을 달성하며 지자기 활동에 따라 증가한다. 이는 약 100~200km 고도 사이의 전리층 다이나모 영역 내에서 전기 Sq 전류를 담당한다. 일주기 및 반일주기 조석은 전리층 플라스마의 조석 운동을 추적함으로써 비간섭 산란 레이더를 통해 전리층 다이나모 영역 전체에서 관측될 수 있다.
대기 조석 대기 조석의 영향
조석은 하층 대기에서 상층 대기로 에너지를 수송하는 중요한 메커니즘을 형성하며, 중간권과 하층 열권의 역학을 지배한다. 따라서 대기 조석을 이해하는 것은 전체 대기를 이해하는 데 필수적이다. 지구 대기의 변화를 모니터링하고 예측하기 위해서는 대기 조석에 대한 모델링과 관측이 필요하다.
신시생대
신시생대(neoarchean)는 시생누대의 마지막 지질 시대로, 28억 년 전부터 25억 년 전까지의 기간을 포괄한다. 이 시대는 지구의 암석 단면에서 특정 수준을 참조하지 않고 크로노메트리적으로 정의된다. 이 시대는 복잡한 생명체와 대륙 형성에서 주요 발전이 있었던 시기이다.
신시생대 복잡한 생명체
이 시대에는 중시생대 시대 초기에 남세균에서 산소 발생 광합성이 진화한 이후 대기 중 산소가 증가했다. 신시생대에서 발생한 환경 변화, 즉 대기 및 토양 구성의 발달은 미생물 대사가 진화하고 다양화되는 것을 촉진하여 이 시대를 다른 시대와는 극적으로 구별되게 했다. 또한 이 시대에는 운석, 혜성 또는 비생물적 반응을 통해 생체 전 유기 분자가 지구에 유입되었을 수도 있다. 초기 대륙 지각의 성장과 시생누대에서의 판 구조론의 시작은 존재하는 암석 유형의 수를 증가시키고 그에 따라 표면의 화학적 다양성을 증가시켜 미생물이 더 다양한 서식지를 개척할 수 있도록 했다. 일부 주목할 만한 대사는 특정 금속의 가용성 변화로 인해 번성할 수 있었던 반면, 다른 대사는 기아를 겪었다. 신시생대 환경에 존재하는 구리의 증가는 호기성 대사에 유리했을 가능성이 높다.
신시생대 복잡한 생명체
산소 발생 광합성은 혐기성 조건에서 낮은 생물학적 재활용으로 인해 인이 부족하여 시생누대 초기에 제한되었을 수 있다. 이 문제는 신시생대에 화성암에 풍부한 인으로 완화되었으며, 이는 유기물 매장 증가와 화산 황 및 마그마 철의 높은 산화 상태와 같은 다른 진화하는 지구역학과 결합하여 대기 중 산소의 대규모 축적에 기여하여 고원생대 시대에 산소 대폭발 사건으로 이어졌다.
약 25억 2천만 년 전으로 거슬러 올라가는 미생물 황 산화의 가장 초기 증거는 남아프리카의 가모하안층에서 발견되었으며, 이는 황 산화 박테리아가 산소 대폭발 사건 이전에 진화했음을 보여준다.
가장 초기 잠재적 진핵생물 화석은 28억~27억 년 전으로 거슬러 올라가는 남아프리카의 신시생대 퇴적물에서 발견되었으며, 오늘날의 관상 미세조류와 유사하다. 그러나 이 미세화석이 진핵생물이라는 정체성은 매우 논란이 많으며 여전히 논쟁 중이다.
신시생대 대륙 형성
이 시대 동안, 초대륙 케놀랜드는 약 27억 년 전에 형성된 것으로 추정된다. 케놀랜드는 캐나다 순상지에서 발견되는 화산성 거대 황화광상, 금, 우라늄 광상을 포함하고 있어 특히 흥미롭다. 새로운 연구를 통해 케놀랜드의 타당성은 다른 신시생대 초대륙 제안인 수페리아나 바알바라를 선호하는 방향으로 의문이 제기되었다. 개선된 지질학적 지식은 케놀랜드의 일부, 특히 처칠 주가 19억 년 전경의 신시생대 이후에 형성된 대륙 발달인 누나였다는 것을 시사한다. 이러한 재구성의 도전은 북부 케놀랜드의 고원생대 지층과 레이 및 히어른 크레이턴 사이의 봉합선을 연구하는 연구에 기반을 둔다.
초대륙 주기는 판게아 이후 시간 경과에 따라 지구의 지각과 광물 퇴적물이 어떻게 보존되었는지를 설명하는 패턴을 통해 연구될 수 있다. 시생누대 초기에 발달한 판 구조론은 이러한 대륙 변화에 크게 기여한 변성 작용과 마그마 활동에 필요한 힘을 생성했다. 초대륙이 어떻게 분리되고 다른 구성으로 합쳐졌는지에 대한 연구는 심층 내부 및 표면 수준 프로세스를 연결하고 초기 고원생대 지구역학 활동의 대조적인 모델을 평가하는 것과 관련이 있다.
공기 원근법
공기 원근법(aerial perspective) 또는 대기 원근법(atmospheric perspective)은 멀리서 볼 때 대기가 물체의 모습에 미치는 영향이다. 물체와 관찰자 사이의 거리가 멀어질수록 물체와 배경 사이의 대비가 감소하고 물체 내의 모든 표시나 세부 사항의 대비도 감소한다. 물체의 색상도 채도가 떨어지고 배경색으로 이동하는데, 이는 일반적으로 푸른색이지만 특정 조건(예: 해돋이 또는 해넘이 주위의 붉은색)에서는 다른 색상일 수 있다.
공기 원근법 역사
대기 원근법은 기원전 30년부터 시작된 폼페이양식 중 하나인 폼페이 제2양식 프레스코화에 사용되었다. 주목할 만한 예로는 이탈리아 프리마 포르타의 리비아 빌라에 있는 정원 방 프레스코화와 1세기 폼페이 프레스코화인 이다산의 파리스가 있다.
다양한 정확도로 대기 원근법의 효과에 대한 설명은 레온 바티스타 알베르티와 레오나르도 다 빈치와 같은 박식가들에 의해 작성되었다. 레오나르도 다 빈치는 수태고지 (레오나르도 다 빈치), 모나리자, 최후의 만찬 (레오나르도 다 빈치)와 같은 그의 많은 그림에서 공기 원근법을 사용했으며, 효과를 정확하게 그리는 기법을 도입하여 그의 추종자들인 레오나르도 학파가 채택했다. 미술사학자들은 이 기법이 라파엘로 산치오와 같은 같은 시대의 일부 예술가들의 작품에서는 부족하다고 지적한다. 그러나 그는 레오나르도가 동시에 도입한 스푸마토의 사용을 채택했다.
공기 원근법은 15세기 네덜란드 회화에서 사용되었다.
공기 원근법 광학
낮 동안 물체의 모습에 영향을 미치는 주요 요소는 시선으로의 빛의 산란이며, 이를 하늘 빛이라고 한다. 산란은 공기 분자와 수증기, 연기와 같은 대기의 더 큰 입자로부터 발생한다. 산란은 하늘 빛을 베일링 휘도로 물체의 빛에 추가하여 배경 하늘 빛과의 대비를 감소시킨다. 하늘 빛은 일반적으로 다른 파장보다 짧은 파장의 빛을 더 많이 포함한다(이것이 하늘이 일반적으로 파란색으로 보이는 이유이다), 그래서 멀리 있는 물체가 푸른색으로 보인다.
공기 원근법 대비 감소가 선명도를 감소시키는 이유
정상적인 시력을 가진 사람이 미세한 세부 사항을 볼 수 있는 능력은 대비 민감도에 의해 결정된다. 대비 민감도는 사람이 사인파 격자를 볼 수 있는 가장 작은 대비의 역수이다. 사람의 대비 민감도 함수는 시각의 공간 주파수의 함수로서의 대비 민감도이다. 일반적으로 최대 대비 민감도는 약 4 시각 주기당이다. 더 높은 공간 주파수, 즉 더 미세한 선들에서는 대비 민감도가 감소하며, 약 40 주기당에서는 가장 밝은 밝은 선과 가장 어두운 어두운 선조차도 볼 수 없다.
이미지의 높은 공간 주파수는 미세한 세부 사항을 제공한다. 이미지의 대비를 줄이면 이들에 대한 대비 민감도가 이미 좋지 않기 때문에 이러한 높은 공간 주파수의 가시성이 감소한다. 이것이 대비 감소가 이미지의 선명도를 감소시킬 수 있는 방법이다. 즉, 미세한 세부 사항을 제거함으로써 가능하다.
대비 감소는 이미지의 흐림과 같지 않다. 흐림은 높은 공간 주파수의 대비만을 감소시킴으로써 이루어진다. 공기 원근법은 모든 공간 주파수의 대비를 감소시킨다.
공기 원근법 예술에서
예술, 특히 회화에서 공기 원근법 또는 대기 원근법은 멀리 있는 물체를 가까이 있는 물체보다 흐릿하고 덜 상세하며 일반적으로 푸른색으로 묘사하여 깊이의 환상을 만드는 기법을 말한다. 이 기법은 레오나르도 다 빈치가 자연에서 관찰된 것을 묘사하기 위해 회화에 도입했으며, 그의 광학에 대한 관심에서 명백하게 드러난다.
이 기법은 화가가 대기가 멀리서 본 물체의 모습에 미치는 영향을 포착할 수 있게 한다. 물체와 관찰자 사이의 거리가 멀어질수록 물체와 배경 사이의 대비가 감소하고 물체 내의 모든 표시나 세부 사항의 대비도 감소한다. 물체의 색상도 채도가 떨어지고 대기의 색상으로 이동하는데, 햇빛 아래에서는 푸른색이지만 특정 조건(예: 해돋이 및 해넘이 주위의 붉은색 또는 안개 중의 채도 감소)에서는 다른 색상으로 변할 수 있다.
공기 원근법 예술에서
(주의: 일상 대화에서 원근법과 시점이라는 단어는 상호 교환적으로 사용되는 경향이 있지만, 예술에서는 공기 원근법이 항공 사진 장르의 기초를 형성하는 것과 같은 항공 시점을 의미하지 않는다. 여기에 그림으로 있는 프란스 코펠라르의 예는 그 차이를 보여준다. 이 풍경은 공기 원근법의 좋은 예이지만, 관찰자가 땅에 서 있는 것으로 보이기 때문에 항공 풍경은 아니다.) 따라서 대기 원근법이라는 용어는 장면의 대기 속성이 물체가 관찰자로부터 멀어질수록 그 모습에 어떻게 영향을 미치는지 더 잘 설명한다고 이해할 수 있다.
온위
압력 에서 유체 덩어리의 온위(potential temperature)는 일반적으로 1,000 hPa (1,000 mb)인 표준 기준 압력 으로 단열적으로 이동될 경우 덩어리가 도달하는 온도이다. 온위는 로 표기되며, 이상 기체로 잘 근사되는 기체의 경우 다음 식으로 주어진다.
여기서 는 덩어리의 현재 절대 온도(K), 은 공기의 비기체 상수, 는 정압 비열용량이다.
공기(기상학)의 경우 이다. 해양에서 온위의 기준점은 일반적으로 0 dbar의 수압을 가지는 해수면이다. 해양의 온위는 해수의 다양한 비열용량을 고려하지 않으므로 열 함량의 보존적인 척도가 아니다. 온위의 그래프 표현은 온도 대 깊이 그래프에서 항상 실제 온도 선보다 작다.
온위 맥락
온위의 개념은 모든 층상 유체에 적용된다. 이는 대기과학 및 해양학에서 가장 자주 사용된다. 이 두 분야에서 온위가 사용되는 이유는 압력 변화로 인해 더 따뜻한 유체가 더 차가운 유체 아래에 위치할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 고도가 높아짐에 따라 기온이 떨어지고, 매우 깊은 해양 해구와 해양 혼합층 내에서는 깊이가 깊어짐에 따라 수온이 증가하는 경우가 있다. 대신 온위를 사용하면 유체 덩어리가 등온선에 따라 불변하므로 이러한 겉으로 보기에 불안정한 조건은 사라진다. 해양에서 표면을 기준으로 하는 온위는 현장 온도(측정 기기가 측정된 특정 깊이에서 물 부피가 가지는 온도)보다 약간 낮을 것이다. 이는 압력 감소로 인한 팽창이 냉각으로 이어지기 때문이다. 현장 온도와 온위의 수치적 차이는 거의 항상 1.5도 미만이다. 그러나 매우 다른 깊이의 물 온도를 비교할 때는 온위를 사용하는 것이 중요하다.
온위 설명
온위는 실제 온도보다 역학적으로 더 중요한 양이다. 이는 장애물 위를 흐르거나 대규모 대기 난류와 관련된 물리적 상승 또는 하강에 영향을 받지 않기 때문이다. 작은 산 위를 이동하는 공기 덩어리는 경사면을 오르면서 팽창하고 냉각되며, 반대편으로 내려가면서 압축되고 가열되지만, 가열, 냉각, 증발 또는 응결이 없는 한 온위는 변하지 않는다(이러한 효과를 배제하는 과정은 건조 단열 과정이라고 한다). 동일한 온위를 가진 덩어리는 일이나 가열이 필요 없이 교환될 수 있으므로, 일정한 온위 선은 자연적인 흐름 경로이다.
거의 모든 상황에서 온위는 대기에서 위로 증가하며, 실제 온도는 증가하거나 감소할 수 있다. 온위는 모든 건조 단열 과정에서 보존되며, 따라서 대기경계층(종종 건조 단열에 매우 가깝다)에서 중요한 양이다.
온위는 불포화 대기의 정적 안정성을 측정하는 데 유용하다. 정상적이고 안정적으로 층화된 조건에서는 온위가 고도에 따라 증가하며,
온위 설명
수직 운동은 억제된다. 온위가 고도에 따라 감소하면,
대기는 수직 운동에 대해 불안정하며, 대류가 발생할 가능성이 높다. 대류는 대기를 빠르게 혼합하여 안정적으로 층화된 상태로 되돌리는 역할을 하므로, 고도에 따라 온위가 감소하는 현상은 활발한 대류가 진행 중이거나 강한 일사량 기간을 제외하고는 드물다. 포화 공기의 불안정성을 나타내는, 고도에 따라 상당온위가 감소하는 상황은 훨씬 더 흔하다.
온위는 단열 또는 등엔트로피 공기 운동에서 보존되므로, 정상적이고 단열적인 흐름에서 일정한 온위 선 또는 표면은 각각 유선 또는 흐름 표면으로 작용한다. 이 사실은 공기 운동을 시각화하고 특히 대규모 수직 운동을 분석할 수 있는 일종의 일기도 분석인 등온위 분석에서 사용된다.
온위 온위 교란
대기경계층(ABL) 온위 교란은 ABL의 온위와 ABL 상부 자유 대기의 온위 간의 차이로 정의된다. 이 값은 카타바틱 흐름의 경우 온위 결손이라고 불리는데, 이는 표면이 항상 자유 대기보다 차갑고 온위 교란이 음수가 되기 때문이다.
온위 유도
열역학 제1법칙의 엔탈피 형태는 다음과 같이 쓸 수 있다.
여기서 는 엔탈피 변화, 는 온도, 는 엔트로피 변화, 는 비체적, 는 압력을 나타낸다.
단열 과정의 경우 엔트로피 변화는 0이며, 제1법칙은 다음과 같이 단순화된다.
지구 대기의 건조한 공기와 같은 근사적으로 이상기체의 경우, 상태 방정식 를 제1법칙에 대입하면 다음과 같이 재배열된다.
여기서 가 사용되었고 두 항 모두 로 나누었다.
적분하면 다음과 같다.
그리고 덩어리가 압력 수준 로 단열적으로 이동할 경우 얻게 되는 온도인 에 대해 풀면 다음과 같다.
온위 잠재 가상 온도
가상 온도 는 다음 식으로 정의된다.
이는 표준 압력 P0에서 습한 공기와 동일한 밀도를 가질 건조한 공기의 이론적인 온위이다. 이는 부력 계산에서 밀도의 실제적인 대체물로 사용된다. 이 정의에서 는 온위, 은 수증기 혼합비, 은 공기 중 액체 물의 혼합비이다.
온위 관련량
브룬트-바이살라 진동수는 온위를 사용하는 밀접하게 관련된 양이며 대기 안정성 연구에 광범위하게 사용된다.
흡수 (화학)
흡수(absorption)는 원자, 분자 또는 이온이 물질의 액체 또는 고체 벌크 상으로 들어가는 물리적 또는 화학적 현상 또는 과정이다. 이는 흡착과 다른 과정인데, 흡수되는 분자는 표면에 의해서가 아니라 부피에 의해서 흡수되기 때문이다(흡착의 경우와 같이).
더 일반적인 정의는 "흡수는 흡수되는 물질의 분자, 원자, 이온이 흡수되는 물질의 벌크 상(기체, 액체 또는 고체)으로 들어가는 화학적 또는 물리적 현상이다."이다.
더 일반적인 용어는 흡착, 이온 교환 및 흡수를 포함하는 흡착이다. 흡수는 어떤 물질이 다른 물질을 흡수하는 상태를 말한다.
기술적으로 중요한 많은 과정에서 물리적 과정 대신 화학적 흡수가 사용된다. 예를 들어, 수산화나트륨에 의한 이산화탄소의 흡수와 같은 산-염기 과정은 네른스트 분배 법칙을 따르지 않는다(참조: 용해도).
흡수 (화학)
이 효과의 몇 가지 예는 액체-액체 추출을 참조하라. 화학 반응 없이 한 액체 상에서 다른 상으로 용질을 추출하는 것이 가능하다. 이러한 용질의 예로는 불활성 기체와 사산화 오스뮴이 있다.
흡수 과정은 물질이 에너지를 포획하고 변환한다는 것을 의미한다. 흡수제는 포획한 물질을 전체에 걸쳐 분배하고 흡착제는 표면을 통해서만 분배한다.
흡착제의 몸체로 침투하는 기체 또는 액체의 과정은 일반적으로 흡수라고 알려져 있다.
흡수 (화학) 방정식
흡수가 다른 물리적 또는 화학적 과정을 수반하지 않는 물리적 과정인 경우, 일반적으로 네른스트 분배 법칙을 따른다:
"어떤 용질 종의 농도비가 평형 상태에 있고 접촉하고 있는 두 벌크 상에서 주어진 용질과 벌크 상에 대해 일정하다":
상수 KN의 값은 온도에 따라 달라지며 분배 계수라고 불린다. 이 방정식은 농도가 너무 크지 않고 "x" 종이 두 상 "1" 또는 "2" 중 어느 하나에서도 그 형태를 바꾸지 않을 때 유효하다. 만약 그러한 분자가 결합 또는 해리를 겪는다면, 이 방정식은 여전히 두 상에서 "x" 사이의 평형을 설명하지만, 동일한 형태에 대해서만 그렇다. 나머지 모든 형태의 농도는 다른 모든 평형을 고려하여 계산되어야 한다.
기체 흡수의 경우, 예를 들어 이상기체 법칙, c = p/RT를 사용하여 농도를 계산할 수 있다. 다른 방법으로, 농도 대신 부분 압력을 사용할 수 있다.
흡수 (화학) 흡수의 종류
흡수는 화학적(반응성) 또는 물리적(비반응성) 과정일 수 있다.
화학 흡수 또는 반응성 흡수는 흡수되는 물질과 흡수하는 물질 사이의 화학 반응이다. 때로는 물리적 흡수와 결합되기도 한다. 이러한 유형의 흡수는 반응의 화학량론과 반응물 농도에 따라 달라진다. 다양한 상 흐름 유형과 상호 작용을 가진 다른 장치에서 수행될 수 있다. 대부분의 경우, 반응성 흡수는 판형 또는 충전탑에서 수행된다.
생물학적 기원의 많은 고체를 포함하는 친수성 고체는 쉽게 물을 흡수할 수 있다. 물과 고체 분자 사이의 극성 상호 작용은 물의 고체로의 분할을 선호하며, 이는 비교적 낮은 습도에서도 상당한 수증기 흡수를 허용할 수 있다.
대기에 노출된 섬유 (또는 다른 친수성 물질)는 건조하게 느껴지더라도 일반적으로 약간의 물을 포함한다. 물은 오븐에서 가열하여 제거할 수 있으며, 이는 측정 가능한 무게 감소로 이어진다. 섬유가 '정상' 대기로 돌아가면 점차적으로 다시 흡수된다. 이 효과는 섬유 산업에서 매우 중요하다. 여기서 물이 차지하는 물질 무게의 비율을 수분 재흡수라고 부른다.
클로릴 플루오라이드
클로릴 플루오라이드(Chloryl fluoride)는 화학식 ClO2F을 갖는 화학 화합물이다. 이 화합물은 −6 °C에서 끓는 기체이다. 일반적으로 염소 플루오라이드와 산소원소의 반응에서 부산물로 발견된다. 이것은 염소산의 아실 할라이드이다.
클로릴 플루오라이드 준비
ClO2F는 1942년 슈미츠와 슈마허가 처음 보고했는데, 그들은 ClO2의 플루오르화로 이것을 제조했다. 이 화합물은 염소산 나트륨과 삼플루오린화 염소의 반응으로 더 편리하게 제조되며 진공 분별 증류, 즉 다른 생성물로부터 이 물질을 선택적으로 응축하여 정제된다.
6 NaClO3 + 4 ClF3 → 6 ClO2F + 2 Cl2 + 3 O2 + 6 NaF
클로릴 플루오라이드 구조
O2F2와 대조적으로, ClO2F는 VSEPR에 의해 예측된 대로 피라미드형 분자이다. 다른 구조는 염소가 산소 및 플루오린 리간드와 함께 양의 산화 상태로 존재하려는 경향이 더 크다는 것을 반영한다. 관련 Cl-O-F 화합물인 퍼클로릴 플루오라이드, ClO3F는 사면체이다.
관련 브롬 화합물인 브로밀 플루오라이드(BrO2F)는 ClO2F와 동일한 구조를 가지는 반면, 아이오딜 플루오라이드(IO2F)는 표준 조건에서 고분자 물질을 형성한다.
클로릴 플루오라이드 주의 사항
로켓 연료 화학자 존 드러리 클라크는 그의 저서 Ignition!에서 클로릴 플루오라이드가 "매우 반응성이 높으며, 모든 Cl-O-F 화합물 중에서 보관하기 가장 어렵다. 이는 ClF3의 보관을 비교적 간단하게 만드는 보호성 금속 플루오라이드 코팅을 용해시키는 것으로 보이기 때문이다."라고 보고했다.
압축 수소
압축 수소(Compressed hydrogen, CH2, CGH2 또는 CGH2)는 압력 하에 보관된 수소 원소의 기체 상태이다. 350 bar (5,000 psi) 및 700 bar (10,000 psi)의 수소연료탱크에 보관된 압축 수소는 수소 자동차의 모바일 수소저장에 사용된다. 연료 가스로 사용된다.
압축 수소 인프라
압축 수소는 수소 파이프라인 수송 및 압축 수소 튜브 트레일러 수송에 사용된다.
에테논
에테논(Ethenone)은 화학식 C2H2O 또는 H2C=C=O를 갖는 유기 화합물인 케텐의 정식 명칭이다. 이것은 케텐 계열의 가장 단순한 구성원이다. 아세틸화의 중요한 시약이다.
에테논 성질
에테논은 반응성이 높은 기체(표준 조건에서)이며 날카롭고 자극적인 냄새가 난다. 저온(-80°C)에서만 상당히 안정하다. 따라서 매번 사용을 위해 준비하고 즉시 처리해야 하며, 그렇지 않으면 다이케텐으로 이합체화되거나 다루기 어려운 중합체가 형성된다. 이산화 황을 첨가하여 중합을 줄일 수 있다. 누적 이중 결합으로 인해 H-산성 화합물에 쉽게 첨가되어 예를 들어 물과 반응하여 아세트산을 형성하고 일차 아민 또는 이차 아민과 반응하여 해당 아세트아마이드를 생성한다.
에테논 제조
에테논은 트라이에틸 포스페이트를 촉매로 사용하여 700~750°C에서 아세트산을 열탈수하여 생산된다.
CH3CO2H  →  CH2=C=O + H2O
또한 실험실 규모에서는 아세톤의 열분해를 통해 600–700 °C에서 생산되었다.
CH3COCH3  →CH2=C=O + CH4
이 반응은 슈미들린 케텐 합성이라고 불린다.
실험실 규모에서는 200 °C 이상의 온도에서 멜드럼산의 열분해를 통해 생성될 수 있다.
에테논은 1907년 N. T. M. 윌스모어가 뜨거운 백금선 위에서 아세톤 또는 아세트산 무수물 증기를 열분해하여 처음 생산했으며, 이 장치는 나중에 찰스 D. 허드에 의해 "허드 램프" 또는 "케텐 램프"로 개발되었다. 이 장치는 가열된 아세톤 플라스크에서 증기를 생성하고, 이 증기는 전기적으로 빨갛게 가열된 금속 필라멘트에 의해 열분해되며, 응축기가 반응하지 않은 아세톤을 끓는 플라스크로 되돌려 보낸다. 다른 가열 방법도 사용되었으며, 아세트산 무수물 합성을 위한 케텐의 산업적 생산을 위해 더 큰 규모로 유사한 방법이 사용되었다.
에테논 제조
에테논은 헤르만 슈타우딩거가 브로모아세틸 브로마이드와 금속 아연의 반응을 통해 동시에 발견했다. 아세트산의 탈수는 1910년에 보고되었다.
아세트산 무수물의 열분해도 기술되었다.
에테논 자연적 발생
에테논은 우주 공간, 혜성 또는 성간매질의 일부로 가스에서 발생하는 것으로 관찰되었다.
에테논 용도
에테논은 아세트산으로부터 아세트산 무수물을 만드는 데 사용된다. 일반적으로 화학 화합물의 아세틸화에 사용된다.
암모니아, 물, 에탄올, 아세트산과의 반응
위 반응의 메커니즘
에테논은 루이스산(AlCl3, ZnCl2 또는 BF3)과 같은 촉매 존재 하에 폼알데하이드와 반응하여 β-프로피오락톤을 생성한다. 에테논의 기술적으로 가장 중요한 용도는 장쇄 카복실산의 아연염 존재 하에 약 50 °C의 톨루엔에서 크로톤알데하이드와 반응하여 소르빈산을 합성하는 것이다. 이로 인해 3-하이드록시-4-헥세노산의 폴리에스터가 생성되며, 이는 열적으로 또는 가수분해적으로 소르빈산으로 탈중합된다.
에테논은 매우 반응성이 높아 친핵체와 반응하여 아세틸기를 형성하는 경향이 있다. 예를 들어, 물과 반응하여 아세트산을 형성하고, 아세트산과 반응하여 아세트산 무수물을 형성하며, 암모니아와 아민과 반응하여 에탄아마이드를 형성하고, 건조 할로젠화 수소와 반응하여 아세틸 할라이드를 형성한다.
에테논 용도
아세트산의 형성은 초기 1,1-다이하이드록시에텐의 형성으로 발생하며, 이는 최종 생성물을 주기 위해 타우토머화한다.
에테논은 또한 [2 + 2] 광환첨가 반응을 통해 자체적으로 반응하여 다이케텐으로 알려진 고리형 이합체를 형성한다. 이러한 이유로 장기간 보관해서는 안 된다.
케텐 고리화첨가 반응은 제어하기 어려울 수 있다. 다이클로로케텐이 일반적으로 대신 사용되며, 이어서 아연-구리 커플로 탈할로젠화한다.
에테논 위험성
고농도 노출은 사람에게 눈, 코, 목구멍, 폐와 같은 신체 부위에 자극을 유발한다. 쥐, 생쥐, 기니피그, 토끼를 대상으로 한 장기간의 독성 검사 결과, 새로 생성된 에테논 농도 0.2 mg/리터(116 ppm)에 10분간 노출되었을 때 작은 동물에서 높은 사망률을 보였다. 이러한 발견은 에테논이 포스젠과 독성학적으로 동일하다는 것을 보여준다.
일부 전자담배 액상 제품의 첨가제인 비타민 E 아세테이트의 열분해 시 케텐 형성은 전자담배 사용으로 인한 보고된 폐 손상의 한 가지 가능한 메커니즘이다.
여러 특허에서는 다양한 금속 또는 세라믹을 사용하여 카복실산 및 아세테이트로부터 케텐의 촉매 형성을 기술하고 있으며, 이들 중 일부는 전자담배 또는 전자담배 제품 사용 관련 폐 손상(EVALI) 환자의 전자담배 기기에서 발생하는 것으로 알려져 있다.
직업 노출 한계는 8시간 시간 가중 평균으로 0.5 ppm (0.9 mg/m3)으로 설정되어 있다.
IDLH 한계는 5 ppm으로 설정되어 있는데, 이는 인간에게 임상적으로 관련 있는 생리적 반응을 유발하는 가장 낮은 농도이기 때문이다.
이황화 일산화물
이황화 일산화물(Disulfur monoxide) 또는 황 아산화물은 화학식 S2O의 무기 화합물로, 낮은 황 산화물 중 하나이다. 무색 기체이며 응축되면 실온에서 불안정한 대략 암적색 고체를 생성한다.
S2O는 자연 대기에서는 드물게 발생하지만, 다양한 실험실 절차를 통해 만들 수 있다. 이러한 이유로, 그 분광학적 특징은 매우 잘 이해되고 있다.
이황화 일산화물 구조와 스펙트럼
이산화 황 (그리고 실제로 대부분의 분자들)과는 달리, 일산화 황, 이황, 또는 이산소와 달리, 이황화 일산화물의 바닥 상태는 단일항이다.
응축된 고체 S2O는 420 nm (대략 남색)와 530 nm (대략 라임색)에서 흡수한다. 이 밴드들은 분해 생성물인 S3과 S4에 할당되었다.
자외선 영역에서 S2O는 250–340 nm 및 190–240 nm 범위에서 흡수 밴드 시스템을 가지고 있다. 323.5 nm 및 327.8 nm에 밴드가 있다. 315–340 nm 범위의 밴드는 C1A′–X1A′ (π* ← π) 전이 때문이다.
기체 상태의 이황화 일산화물은 가시광선을 흡수하지 않는다.
S2O의 마이크로파 스펙트럼은 다음과 같은 회전 매개변수를 갖는다: A = 41915.44 MHz, B = 5059.07 MHz, C = 4507.19 MHz. 또한, 마이크로파 스펙트럼은 S-S-O 각도가 117.88°이며, S-S 및 S-O 결합 길이는 각각 188.4 및 146.5 pm임을 시사한다. 327.8 nm 여기 상태에서 중심각은 109°로 줄어든다.
S-S 신축의 조화 진동수는 415.2 cm−1이다.
이황화 일산화물 합성
이황화 일산화물은 1933년 피터 W. 쉔크(Peter W. Schenk)가 글로 방전을 통해 황 증기와 이산화 황으로 발견했다. 그는 이 기체가 깨끗한 유리에서 수은의 한 자리 수 압력에서 몇 시간 동안 존재할 수 있지만, 30 mmHg (4 kPa) 근처에서 분해된다는 것을 발견했다. 쉔크는 이 공식을 SO로 지정하고 이를 일산화 황이라고 불렀다. 1956년, D. J. 메스키(Meschi)와 R. J. 마이어스(Myers)는 이 공식을 S2O로 확립했다.
산화 구리(II)로 황을 산화시키는 방법:
3 S8 + 12 CuO → 12 CuS +  4 S2O + 4 SO2
비교적 순수한 발생 장치는 염화 티오닐과 황화 은(I)의 반응이다.
이황화 일산화물 합성
SOCl2 + Ag2S → 2 AgCl + S2O
또한 5,6-다이-터트-부틸-2,3,7-트라이티아바이사이클로[2.2.1]헵트-5-엔 2-엔도-7-엔도-다이옥사이드(5,6-di-tert-butyl-2,3,7-trithiabicyclo[2.2.1]hept-5-ene 2-endo-7-endo-dioxide)는 S2O를 방출하며 가열 시 분해된다.
트라이페닐포스핀 황화물은 설피닐토실이미드(sulfinyltosylimide)와 반응하여 S2O와 토실트라이페닐포스피닐아마이드(tosyltriphenylphosphinylamide)를 생성한다.
TsNSO + SPPh3 → TsNPPh3 + S2O
이황화 일산화물 발생
이오의 화산은 상당량의 S2O를 생성한다. 뜨거운 100바(bar) S2 및 SO2 가스가 화산에서 분출될 때 1%에서 6% 사이로 형성될 수 있다. 이오의 펠레는 고체 S2O로 둘러싸여 있다고 믿어진다.
이황화 일산화물은 표준상태에서 존재하기에는 너무 불안정하지만, 일시적인 발생원으로는 황 증기의 불완전 연소와 글로 방전에서 이산화 황의 열분해가 있다.
이황화 일산화물은 일반적으로 합토수 2로 전이 금속에 결합된 리간드로 존재한다. 예로는 OsCl(NO)(PPh3)2(S2O); [Ir(PPh2)2(S2O)]+; 및 MeCpMn(CO2)(S2O)가 있다. 이러한 복합체는 전이 금속 이산화 황 복합체와 밀접한 관련이 있다.
이황화 일산화물 반응
실온에서 분해되면 폴리황 산화물 형성을 통해 SO2를 형성한다.
2 S2O → "S3"  +  SO2
S2O는 다이아조알칸과 반응하여 다이티이란 1-산화물을 형성한다.
사플루오린화 저마늄
사플루오린화 저마늄(Germanium tetrafluoride, 게르마늄 테트라플루오라이드, GeF4)은 저마늄과 플루오린의 화합물이다. 무색 기체이다.
사플루오린화 저마늄 합성
사플루오린화 저마늄은 저마늄을 플루오린으로 처리하여 형성한다.
Ge + 2 F2 → GeF4
다른 방법으로는 이산화 저마늄이 플루오린화 수소산 (HF)과 결합한다.
GeO2 + 4 HF → GeF4  +  2 H2O
또한 착염인 Ba[GeF6]의 열분해 동안에도 형성된다.
Ba(GeF6) → GeF4 + BaF2
사플루오린화 저마늄 성질
사플루오린화 저마늄은 마늘 냄새가 나는 불연성, 강한 발연성 기체이다. 물과 반응하여 플루오린화 수소산과 이산화 저마늄을 형성한다. 1000 °C 이상에서 분해된다.
GeF4와 플루오린화물 공급원의 반응은 중합으로 인해 Ge 원자 주위에 팔면체 배위를 갖는 GeF5− 음이온을 생성한다. 이산삼각쌍뿔 GeF5− 음이온의 구조적 특성화는 "나체" 플루오린화물 시약인 1,3-비스(2,6-다이아이소프로필페닐)이미다졸륨 플루오린화물에 의해 달성되었다.
사플루오린화 저마늄 용도
다이실레인과 함께 사플루오린화 저마늄은 SiGe 합성 시 사용된다.
플루오로메테인
플루오로메테인(Fluoromethane)은 메틸 플루오라이드, 프레온 41, 할로카본-41 및 HFC-41로도 알려져 있으며, 표준 온도 및 압력에서 무독성, 액화성, 가연성 기체이다. 이것은 탄소, 수소, 플루오린으로 구성된다. 이름은 메테인(CH4)의 수소 원자 하나가 플루오린 원자로 치환되었다는 사실에서 유래한다. 이는 반도체 제조 공정에서 플라즈마 식각 반응기의 식각 가스로 사용된다.
플루오로메테인(원래는 "메틸렌의 플루오로하이드레이트"라고 불림)은 1835년 프랑스 화학자 장바티스트 뒤마와 외젠-멜키오 펠리고가 황산다이메틸을 플루오르화 칼륨과 함께 증류하여 합성했을 때 발견된 최초의 유기 플루오린 화학 화합물이 되었다.
플루오로메테인 조성
이 화합물은 수소, 플루오린, 탄소만을 포함하는 수소불화탄소(HFC) 계열의 가장 낮은 질량 구성원이다. 이 화합물들은 염화 플루오린화 탄소(CFC)와 관련이 있지만, 염소를 포함하지 않기 때문에 오존층을 파괴하지 않는다. 그러나 플루오로카본은 강력한 온실 가스이며, 몬트리올 의정서의 키갈리 수정안은 지구 온난화에 기여하는 이들을 단계적으로 폐지하려는 시도이다.
C−F 결합 에너지는 552 kJ/mol이고 길이는 0.139 nm이다. 분자 기하학은 사면체이다. 쌍극자 모멘트는 1.85 D이다.
비열용량(Cp)은 25 °C에서 38.171 J·mol−1·K−1이다. 플루오로메테인의 임계점은 44.9 °C(318.1 K) 및 6.280 MPa이다.
일산화 황
일산화 황(sulfur monoxide)은 화학식 SO을 갖는 무기 화합물이다. 묽은 기체상태로만 발견된다. 농축되거나 응축되면 S2O2(이황 이산화물)로 전환된다. 우주에서 감지되었지만, 그 외에는 완전한 형태로 거의 발견되지 않는다.
일산화 황 구조 및 결합
SO 분자는 O2 및 S2와 유사하게 삼중항 바닥 상태를 가지며, 즉 각 분자에는 두 개의 짝을 이루지 않은 전자가 있다. 148.1 pm의 S−O 결합 길이는 저황 산화물(예: S8O, S−O = 148 pm)에서 발견되는 길이와 유사하지만, 기체 상태의 S2O(146 pm), SO2(143.1 pm), SO3(142 pm)의 S−O 결합보다는 길다.
이 분자는 근적외선 복사에 의해 단일항 상태(짝을 이루지 않은 전자가 없는 상태)로 여기된다. 단일항 상태는 단일항 산소가 삼중항 산소보다 반응성이 더 높은 것과 마찬가지로, 바닥 삼중항 상태보다 반응성이 더 높은 것으로 여겨진다.
일산화 황 생산 및 반응
SO 분자는 열역학적으로 불안정하며, 처음에는 S2O2로 변환된다. 따라서 통제된 합성에서는 SO의 존재를 직접 감지하지 못하고, 대신 화학 트랩의 반응이나 S2O2의 최종 분해 생성물(황 및 이산화 황)을 통해 감지된다.
유기 합성에서 시약으로서의 SO 생산은 SO를 "추출"하는 화합물에 초점을 맞춰왔다. 예를 들어, 비교적 간단한 분자인 에틸렌 에피설폭사이드의 분해가 있다.
C2H4SO  → C2H4 + SO
에피설폭사이드로부터 직접 얻는 수율은 낮으며, 탄소가 입체적으로 가려졌을 때에만 약간 개선된다. 훨씬 더 나은 접근 방식은 염화 티오닐과 다이싸이올로부터 생성된 다이아릴 고리형 삼황산화물 C10H6S3O를 분해하는 것이다.
일산화 황 생산 및 반응
SO는 알켄, 알카인 및 다이엔에 삽입되어 황을 포함하는 세 개의 고리 분자인 싸이이란을 생성한다.
일산화 황은 티오닐 브로마이드의 금속 환원 과정에서 일시적으로 형성될 수 있다.
실험실에서 일산화 황은 글로 방전에서 이산화 황을 황 증기와 처리하여 생산할 수 있다. SO는 일부 용해된 비활성 기체를 포함하는 농축된 황산의 단일 거품 음발광에서 감지되었다.
벤너와 스테드먼은 일산화 황과 오존 간의 반응을 통해 황을 검출하는 화학발광 검출기를 개발했다.
SO + O3 →  SO2* + O2
SO2* →  SO2 + hν
(*는 들뜬 상태를 나타낸다)
일산화 황 존재
일산화 황의 전이 금속 착물은 잘 알려져 있다. 한 예로 Fe3(μ3-S)(μ3-SO)(CO)9가 있다.
일산화 황은 목성의 위성 중 하나인 이오의 대기와 플라스마 원환면 모두에서 감지되었다. 또한 금성의 대기, 헤일-밥 혜성, 추류모프-게라시멘코 혜성, 그리고 성간매질에서도 발견되었다.
이오에서 SO는 화산 활동과 광화학적 경로 모두에서 생성되는 것으로 생각된다. 주요 광화학 반응은 다음과 같이 제안된다.
O  +  S2  →  S  +  SO
SO2  → SO  +  O
일산화 황은 백조자리 NML에서 발견되었다.
일산화 황은 일부 생물학적 활성을 가질 수 있다. 돼지의 관상동맥에서 일시적인 SO의 형성은 반응 생성물인 황화 카보닐과 이산화 황을 통해 추론되었다.
일산화 황 일산화 황 이양 이온
이산화 황 SO2는 헥사메틸벤젠 C6(CH3)6의 존재 하에 초강산 조건(HF·AsF5)에서 양성자화되어 비경직성 π-착물 C6(CH3)6SO2+를 생성할 수 있다. SO2+ 부분은 벤젠 고리 위에서 거의 장벽 없이 움직일 수 있다. S−O 결합 길이는 142.4(2) pm이다.
C6(CH3)6 + SO2 + 3 HF·AsF5 → [C6(CH3)6SO][AsF6]2 + [H3O][AsF6]
일산화 황 이황 이산화물
SO는 이황 이산화물(S2O2)로 전환된다. 이황 이산화물은 C2v 대칭을 가진 평면형 분자이다. S−O 결합 길이는 단량체보다 짧은 145.8 pm이고, S−S 결합 길이는 202.45 pm이다. O−S−S 각도는 112.7°이다. S2O2는 3.17 D의 쌍극자 모멘트를 가진다.
테트라플루오로하이드라진
테트라플루오로하이드라진(tetrafluorohydrazine) 또는 퍼플루오로하이드라진(perfluorohydrazine), N2F4은 무색의 비가연성 반응성 무기 기체이다. 하이드라진의 플루오르화된 유사체이다.
테트라플루오로하이드라진 합성
테트라플루오로하이드라진은 원래 삼플루오린화 질소를 구리 원자를 플루오린 원자 수용체로 사용하여 준비되었다.
2NF3  +  Cu   →   N2F4  +  CuF2
탄소, 다른 금속 및 일산화 질소를 포함한 여러 F-원자 수용체를 사용할 수 있다. 이 반응은 NF3의 상대적으로 약한 N-F 결합을 이용한다.
테트라플루오로하이드라진 성질
테트라플루오로하이드라진은 라디칼 단량체 이플루오린화 질소와 평형 상태에 있다.
N2F4 ⇌ 2 •NF2
실온에서 N2F4는 대부분 5mm Hg 압력에서 0.7%만이 NF2 형태로 존재한다. 온도가 225 °C로 상승하면 대부분 해리되어 99%가 NF2 형태로 존재한다.
N2F4의 N-N 결합을 끊는 데 필요한 에너지는 20.8 kcal/mol이며, 엔트로피 변화는 38.6 eu이다. 비교를 위해 N-N 결합의 해리 에너지는 N2O4에서 14.6 kcal/mol (61 kJ/mol), N2O2에서 10.2 kcal/mol (43 kJ/mol), N2H4에서 60 kcal/mol (250 kJ/mol)이다. N2F4의 생성 엔탈피 (ΔfH°)는 34.421 kJ/mol이다.
테트라플루오로하이드라진 용도
테트라플루오로하이드라진은 유기 합성과 일부 실험적인 로켓 연료 제제에 사용된다. 이중 결합에 첨가되어 인접한 다이(다이플루오르아민)를 생성한다. 화학 합성에서 전구체 또는 촉매로 사용된다. 1959년에는 일부 미사용 로켓 연료 제제에서 고에너지 액체 산화제로 사용될 것으로 고려되었다.
테트라플루오로하이드라진 안전성
테트라플루오로하이드라진은 유기 물질과 접촉하면 폭발하는 고위험 화학 물질이다.
피부, 눈 및 폐를 자극하는 독성 화학 물질이다. 신경독이며 메트헤모글로빈혈증을 유발할 수 있다. 흡입하거나 피부를 통해 흡수되면 치명적일 수 있다. 증기는 자극적이고 부식성일 수 있다. 강한 산화제이다. 이 화학 물질과의 접촉은 화상과 심각한 부상을 초래할 수 있다. 화재 시 자극적이고 부식성 있는 독성 가스를 발생시킨다. 액화가스에서 발생하는 증기는 초기에는 공기보다 무거워 지면을 따라 퍼진다.
테트라플루오로하이드라진은 수소, 탄화수소, 알코올, 싸이올, 아민, 암모니아, 하이드라진, 다이시아노젠, 나이트로알케인, 알킬베릴륨, 실레인, 보레인 또는 분말 금속을 포함한 환원제와 실온에서 접촉하면 폭발하거나 발화한다. 테트라플루오로하이드라진 용기가 고온에 장시간 노출되면 격렬하게 파열되고 로켓처럼 발사될 수 있다. 테트라플루오로하이드라진 자체는 고온 또는 압력 하에서 충격이나 폭발로 인해 폭발할 수 있다. 공기 중에서 분해를 위해 가열되면 플루오린과 산화 질소의 고독성 연기를 방출한다.
테트라플루오로하이드라진 안전성
압력 확인을 위해 밸브를 열다가 실린더가 폭발하여 한 명이 사망하고 다른 한 명이 부상을 입은 치명적인 사례가 있다.
이부키 (인공위성)
온실 기체 관측 위성(Greenhouse Gases Observing Satellite, GOSAT), 일명 이부키 (일본어: いぶき, 헵번: Ibuki, "숨결"이라는 뜻),는 지구 관측 위성이자 세계 최초의 온실 가스 모니터링 전용 위성이다. 이 위성은 지구 대기의 56,000개 지점에서 이산화 탄소와 메테인의 밀도를 측정한다. GOSAT은 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)에 의해 개발되었으며 2009년 1월 23일 다네가시마 우주 센터에서 발사되었다. 일본 일본 환경성과 국립환경연구소(NIES)는 이 데이터를 사용하여 온실 효과를 유발하는 가스를 추적하고, 이 데이터를 미국 항공 우주국 및 다른 국제 과학 기관들과 공유한다.
이부키 (인공위성) 발사
GOSAT은 불리한 날씨로 인해 이틀 지연된 후 2009년 1월 23일 UTC 오전 3시 54분, 일본 남부의 작은 섬인 다네가섬에서 일본의 주요 대규모 소모성 우주발사체인 H-IIA를 사용하여 7개의 다른 피기백 탐사선과 함께 발사되었다. 발사 약 16분 후, 이부키가 발사 로켓에서 분리되었음이 확인되었다.