hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
텅스텐 특성
순수한 텅스텐은 은갈치색의 광택을 띠는 단단한 금속으로, 전성과 연성이 있어 가공하기가 그나마 쉽다. 그러나 불순물이 약간 섞이면 매우 단단하면서도 부서지기 쉬워지는 단점이 있다.
텅스텐은 모든 원소들 중 녹는점이 가장 높고(3422 °C) 1650 °C 이상에서 증기압이 가장 낮은 원소이기도 하다. 비록 탄소가 고체 상태로 존재하는 온도가 더 높기는 하지만 탄소는 약 4027 °C에서 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체로 승화하기 때문에 녹는점이 가장 높은 원소는 텅스텐이다. 또, 텅스텐의 인장 강도는 모든 원소들 중에서 가장 높은데 이는 5d 오비탈의 전자들이 텅스텐 원자들을 서로 강하게 결합시키고 있기 때문이다. 따라서 강철에 약간의 텅스텐을 첨가하면 그 강도가 매우 높아진다. (탄화텅스텐(WC)은 가장 강한 물질중 하나(질화붕소(BN), 탄화텅스텐(WC), 질화규소(Si₃N₄))이다. )
텅스텐 특성
텅스텐의 안정된 동위원소는 Tungsten - 180(99.99491974285%+), Tungsten - 182, Tungsten - 183, Tungsten - 184, Tungsten - 186 이고, 텅스텐의 모든 알려진 동위원소는 Tungsten - 158 ~ Tungsten - 192 (35가지)이다. {이 문단 업데이트 날짜는 2019년 2월 11일임}
또한, 텅스텐은 두 종류의 원자 배열을 가진다. 하나는 α 텅스텐으로 체심 입방정계 구조이며, 텅스텐 구조들 중 가장 안정하다. β 텅스텐은 A15 등축정계 구조를 갖는데 준안정하며, 일반적인 상태에서 α 구조일 때와 함께 존재할 수 있다. α 구조는 전기 저항이 β 구조일 때의 1/3이며, 초전도체가 되는 임계온도는 약 0.015K로 β 구조일 때 1~4K인 것보다 낮다. 두 종류의 구조를 혼합하면 그 중간 정도의 임계온도를 나타낸다. 텅스텐과 다른 금속을 혼합하여 만든 합금은 그보다도 더 높은 임계온도를 나타내는데, 이들은 저온 초전도체 회로에 사용된다. 대표적인 예로 텅스텐-테크네튬 합금이 있다.
텅스텐 특성
원자 번호 74번인 텅스텐은 생물학적 역할이 있다고 알려진 원소들 중 가장 무거운 원소로, 진핵생물을 제외한 일부 세균들이 사용한다. 텅스텐을 사용하는 효소들은 일반적으로 카르복시산을 알데하이드로 환원시키는 역할을 한다. 산화 환원 효소들의 경우 산화 반응의 촉매로 사용하기도 한다. 텅스텐을 필요로 하는 일부 효소의 경우 셀레늄도 함께 필요로 하는 경우가 있는데, 이러한 조합은 몰리브데넘-황의 조합과 비슷한 역할을 한다.
또한, 텅스텐은 토양 속에서 산화하여 양이온이 된다. 이러한 텅스텐 양이온은 토양 속에 사는 원핵생물들이 특정 효소 내에서 몰리브데넘 대체용으로 사용하기도 한다. 토양의 산성도에 따라 텅스텐이 중합되는 정도가 달라지기도 한다. 일반적으로 토양이 산성일 경우 텅스텐 중합체가 잘 형성된다.
텅스텐 역사
텅스텐은 1781년 칼 빌헬름 셸레가 발견하였다. 당시 그는 회중석에서 얻을 수 있는 텅스텐산을 처음으로 발견하고는 이 산을 환원시켜 새로운 금속 원소를 얻을 수 있을 것이라고 예측했다. 1783년에는 엘야르 형제(Jose Elhuyar, Fausto Elhuyar)가 철망가니즈중석에서 같은 물질을 발견하였고 이를 목탄으로 환원시켜 순수한 텅스텐을 발견하였다.
제2차 세계대전 동안에는 텅스텐이 군사적으로 중요한 역할을 하였다. 텅스텐은 높은 온도에서도 잘 견디고 다른 금속과 섞으면 강도가 높아지는 성질이 있어 군용으로 많이 사용된다. 이 때문에 당시 유럽 내 주요 산지였던 포르투갈은 파나스케이라 지방의 철망가니즈중석 자원 때문에 연합국과 추축국 모두로부터 압력을 받기도 하였으나, 동시에 이득을 취하기도 하였다.
한편, 텅스텐이라는 이름은 스웨덴어 tung sten에서 유래한 것인데, 이는 고대 스웨덴어로 회중석을 지칭하는 말이며, '무거운 돌(중석)'이라는 뜻이다. 따라서 텅스텐이라는 이름은 스칸디나비아 지역에서는 사용되지 않는다. 원소 기호 W는 독일어에서 사용되는 이름인 'wolfram'에서 따온 것으로, 늑대라는 뜻이다.
텅스텐 동위 원소
자연에는 다섯 종류의 텅스텐 동위 원소가 존재하며, 모두 반감기가 매우 길어 안정한 원소로 분류되는 동위 원소들이다. 이론상으로는 안정한 텅스텐 동위 원소 5가지 모두 알파 붕괴를 통해 하프늄으로 붕괴할 수 있지만 현재까지는 180W만이 약 1.8×1018년의 반감기를 거쳐 방사성 붕괴하는 것이 관찰되었으며, 이는 평균적으로 1년에 1g의 텅스텐 중에서 180W 원자 2개만이 붕괴하는 것과 같다. 다른 안정 동위 원소들은 아직까지 붕괴하는 것이 관찰된 적은 없으며 모두 반감기가 4×1018 이상인 것으로 추정되나 실제로 붕괴하지 않을 수도 있다. 이외에 원자량 158에서 192 사이에 30개의 인공 방사성 동위 원소와 4개의 준안정 동위 원소가 발견되었으며, 이들 중 가장 안정한 것은 반감기 121.2일의 181W이다.
텅스텐 용도
전체 텅스텐 생산량의 약 60%　정도는 탄화 텅스텐(WC)를 기반으로 한 고강도 물질의 생산에 이용된다. 이는 탄화물 중 가장 단단한 물질 중의 하나로, 경도는 다이아몬드와 비슷하며 녹는점은 약 2770 °C이다. 매우 단단한 특성을 이용하여 칼, 드릴, 톱 등 절단 용구에 많이 사용된다. 일부는 반지 제조에 사용되기도 한다.
텅스텐은 단단하고 밀도가 높아 중금속의 합금에 많이 이용되며, 특히 고강도강은 텅스텐 함량이 18% 정도이다. 녹는점도 매우 높으므로 로켓이나 미사일의 엔진 노즐에도 사용된다. 텅스텐을 철, 니켈, 코발트 등과 혼합하여 만든 합금은 매우 무거우므로 열화 우라늄탄을 대신하여 운동 에너지탄에 사용하기도 한다. 방사능이 문제가 되는 경우 등 열화 우라늄탄을 사용할 수 없는 곳에 주로 사용하며, 이와 비슷하게 포탄의 탄피, 수류탄, 미사일 등에 사용된다. 이밖에도 항공우주공학, 자동차 산업, 방사선 보호 등 텅스텐은 다양한 분야에 널리 사용된다.
텅스텐 존재
텅스텐은 철망가니즈중석, 회중석 등의 광물에서 주로 산출된다. 2009년 기준으로 중국이 전 세계 생산량의 약 83%에 해당하는 51,000톤을 생산하였으며, 제2차 세계대전 당시에는 미국의 텅스텐 공급에 도움을 주기도 하였다. 이외에 러시아, 캐나다, 볼리비아, 오스트리아, 포르투갈, 태국, 브라질, 페루, 르완다 등에서도 상당량 생산되었으며, 이 중 포르투갈은 제2차 세계대전 당시 중립국이면서도 연합국과 나치 독일 양측 모두에 텅스텐을 판매하여 이득을 보았다.
한국에는 텅스텐이 최소 약 970만톤 ~ 최대 3천만톤(80년 사용 가능한 분량)가량 매장되어 있다고 한다. 강원도 영월군 상동광산은 단일 광구로서는 한때 세계 최대의 광산이었다. 그러나 1990년대 값싼 중국산 텅스텐 유입으로 폐광되었고 대한중석은 거평그룹에 매각되었다. 2020년부터 상동광산 재개광을 추진중이다.
텅스텐 주의사항
텅스텐은 자연에서 흔하게 존재하는 원소는 아니며, 대체로 화학적 활성이 적기 때문에 자연에 미치는 영향은 적다. 그러나 일부 수용성의 텅스텐 화합물은 중추 신경계에 영향을 미칠 수도 있으므로 주의해야 한다.
레늄
레늄(←영어: Rhenium 리니엄[*], 문화어: 레니움←독일어: Rhenium 레니움[*])은 화학 원소로 기호는 Re(←라틴어: Rhenium 레니움[*]), 원자 번호는 75이다. 은백색의 광택이 있는 무거운 금속으로, 주기율표의 7족에 속한다. 지각에는 약 1ppb의 농도로 포함되어 있는 것으로 추정되며, 지구에서 가장 희귀한 원소 중의 하나이다. 순수한 레늄은 모든 원소들 중에서 세 번째로 녹는점이 높고 끓는점은 가장 높다. 화학적으로는 망가니즈와 테크네튬과 비슷한 성질을 가진다. 몰리브데넘이나 구리 광석을 제련하는 과정에서 부산물로 얻을 수 있다. -1에서 +7까지의 산화수를 가질 수 있다. 1925년에 발견된 레늄은 안정한 원소들 중에서 가장 늦게 발견된 원소이기도 하다. 독일의 라인강(Rhine)에서 이름을 따왔다.
니켈과 레늄의 합금은 연소실, 터빈 날개, 제트 엔진의 배기 노즐 등에 사용된다. 레늄의 함량이 6% 정도 되는 합금은 제트 엔진을 만드는데 사용되거나 화학 공업에서 촉매로 사용된다. 레늄은 수요에 비해 양이 적어 가장 비싼 금속들 중 하나이다.
레늄 역사
레늄은 안정한 핵종들 중에서 가장 마지막으로 발견된 원소이다. 드미트리 멘델레예프는 자신의 주기율표에서 발견되지 않은 원소들을 예측하였는데, 이 중에는 레늄도 포함되어 있었다. 일반적으로 1925년 발터 노다크(Walter Noddack)와 이다 노다크(Ida Tacke) 부부, 오토 베르크(Otto Berg)가 공동으로 발견한 것을 최초의 발견으로 인정한다. 그들은 백금 광석과 컬럼바이트에서 레늄을 발견하였으며, 이후에 가돌리늄이나 몰리브데넘을 포함한 광물에도 들어있다는 것을 발견했다. 1928년에는 660kg의 몰리브데넘 광석을 정제하여 1g의 레늄을 얻기도 하였다.
레늄 역사
한편, 그보다 이전인 1909년에 일본 화학자 오가와 마사타카(←일본어: 小川 正孝)는 43번 원소를 발견했다고 발표하고는 '일본(日本)'의 일본어식 발음인 '닛폰(←일본어: 日本)'에서 이름을 따 '닛포늄(nipponium)'이라는 이름을 붙이고 Np라는 기호를 사용하였다. 그러나 이는 인정받지 못했고, 이후 2004년 같은 일본 과학자의 분석 결과 레늄인 것으로 판정되었다. 현재 Np는 넵투늄의 기호로 사용되고 있다. 또한 "일본"의 또다른 일본어 발음인 '니혼(←일본어: 日本)'에서 따온 '니호늄(nihonium)'은 113번 원소의 이름으로 채택되었다.
레늄 특성
레늄은 은백색의 광택이 있는 금속으로 텅스텐과 탄소 다음으로 녹는점이 높은 원소이다. 끓는점은 원소들 중에서 가장 높으며 이리듐, 오스뮴, 백금 다음으로 밀도가 높다. 육방정계 구조의 결정 구조를 가지고 있다.
고온에 장시간 가열한 후 서서히 냉각시키면 연성이 매우 뛰어나며, 몰리브데넘과의 합금은 약 10K에서 초전도체의 성질을 나타낸다. 표준 상태에서는 진한 질산과 왕수를 제외한 산과 염기에 반응하지 않는다.
-3과 -1~+7까지의 산화 상태를 가질 수 있으며, 그 중 가장 흔하게 존재하는 산화 상태는 +2, +4, +6, +7이다.
레늄 동위 원소
레늄의 안정한 동위 원소는 185Re 하나이며, 자연에의 존재 비율은 37.4%이다. 자연에 62.6% 존재하는 187Re는 방사성 동위 원소로, 반감기가 4.35×1010년으로 길다. 187Re는 베타 붕괴하여 일정 비율이 오스뮴으로 바뀌므로 광석의 레늄-오스뮴 연대측정법에도 이용된다. 이외에 25종류의 방사성 동위 원소가 발견되었다.
레늄 존재
레늄은 지각에서 가장 희귀한 원소 중 하나로, 평균 1ppb 정도 농도로 포함되어 있다. 자료에 따라 0.5ppb가 존재하여 지각에서 77번째로 많이 존재한다고 말하기도 한다. 자연에서 순수한 형태로는 발견되는지의 여부는 확실하지 않으나 순수한 형태로는 발견되지 않을 것으로 추정된다. 몰리브데넘 광석에 약 0.2~1.8% 정도 함유되어 있으며 이는 레늄의 주요 공급원이다. 칠레, 미국, 페루, 러시아, 폴란드 등지에서 많이 생산된다.
레늄 용도
세계에서 생산된 레늄의 70% 정도는 니켈과의 합금 형태로 제트 엔진의 제조에 사용되며, 백금-레늄 촉매와 옥탄가를 높인 무연 휘발유 등에도 사용된다.
1962년 샘 라플라카와 벤저민 포스트가 ReB2를 합성했으며, 이것은 다이아몬드와 같은 초경재료로서 쓰일 수 있을 것으로 추측된다. ReB2는 원자가전자들의 밀도가 높고 짧은 공유결합이 많아서 경도가 크다.
레늄 주의사항
레늄과 그 화합물은 자연에 존재하는 양이 극히 적기 때문에 그 독성에 대한 정보는 거의 알려져 있지 않다. 할로젠화 레늄 등 일부 수용성의 레늄 화합물은 위험할 수 있지만 레늄 원자 때문인지 아니면 레늄과 결합한 원소에 의한 것인지는 불분명하다.
오스뮴
오스뮴(←영어: Osmium 오즈미엄[*], 문화어: 오스미움←독일어: Osmium 오스미움[*])은 화학 원소로 기호는 Os(←라틴어: Osmium 오스미움[*]), 원자 번호는 76이다.
오스뮴 특징
오스뮴은 상온에서 청색을 띠는 고체 금속이다. 단단하고 부서지기 쉽다. 고온에서도 잘 부서져 가공하기 어렵고 녹는점도 백금족 원소들 중에서 가장 높기 때문에 융해하여 주조시키기도 어렵다. 천연에서 발견되는 밀도가 가장 큰 원소이다. 어원은 일부 오스뮴 화합물이 자극적인 냄새를 풍긴다고 하여 그리스어로 냄새를 뜻하는 Osme에서 유래하였다. 오스뮴 분말은 인체에 매우 해로우며 분말은 상온에서 서서히 산화되어 사산화 오스뮴(OsO4)이 된다. 그것은 상온에서 휘발하기 쉬워서, 강한 냄새와 독성이 있다. 대표적인 오스뮴 합금은 펜촉에 쓰이는 오스미리듐(Osmiridium)이다.
이리듐
이리듐(←영어: Iridium 이리디엄[*], 문화어: 이리디움←독일어: Iridium 이리디움[*])은 화학 원소로 기호는 Ir(←라틴어: Iridium 이리디움[*]), 원자 번호는 77, 원자량은 192.22이다.
이리듐 성질
밀도는 22.56g/cm3로 원소 중 오스뮴 다음으로 두 번째로 밀도가 높은 원소이다.
녹는점은 2447°C 끓는점은 4527°C로 매우 높아서 가공하기 어렵다.
왕수에도 녹지 않는 성질을 가지고 있으나 가열시 과염소산나트륨 존재하에 가열하면 진한 염산에 녹는다. 모든 금속들 중에서 백금 다음으로 부식이 되지 않는다.
이리듐 사용
이리듐은 매우 비싸고 희귀해서 쓰이는 데가 많지 않다. 지각 속에 0.08 ppb 존재하기 때문이다. 예를 들자면 일부 고급자동차의 점화플러그는 매우 얇은 이리듐으로 만들어져서 훨씬 오랫동안 지속할 수 있다. 이리듐－아연합금을 염산으로 처리하면 미세한 가루인 소위 폭발이리듐이 생긴다. 이리듐은 백금족원소의 금속을 경화시키기 때문에, 예를 들면 미터원기(백금 90%, 이리듐 10%)나 만년필의 촉 등에 사용된다. 이 밖에 고융점 유리압출용 다이스, 고온반응용 도가니 등과 전기장치·치과재료 등에도 사용된다. 그리고 이리듐은 지표면에서는 희귀하나 백악기말의 지층이나 소행성, 운석 등에서 다량으로 발견되는 것으로 보아 공룡 멸종이 소행성 때문이라는 학설의 강력한 증거이기도 하다. 어벤져스에서 이리듐이 중요한 역할로 등장한 적이 있다.
백금
백금(白金, ←영어: Platinum 플래티넘[*]) 또는 플래티나(←영어: platina 플래티나[*], 일본어: プラチナ 푸라치나[*])는 화학 원소로 기호는 Pt(←라틴어: Platinum 플라티눔[*]), 원자 번호는 78이다. 무겁고, 가단성과 연성이 있는 귀금속으로, 전이 금속에 속한다. 니켈 광석이나 구리 광석, 또는 자연 금속 상태로 산출된다. 또한 백금은 훌륭한 촉매이다. 장신구나 실험 장비, 전기 콘센트, 의료 기기, 자동차 배출 가스 제어 장치 등에 사용된다. 백금은 가치가 아주 높은 금속이다. 내부식성, 내마모성이 우수하다. 클라크수 0.0000005(5×10^-7)(제74위)이다. 2009년 10월 30일 기준 1온스당 백금의 가격은 1324달러($42.37/g)다.
백금 화학적 성질
은백색의 귀금속으로 은보다 단단하고, 전성, 연성이 있다. 냉간가공도 할 수 있으나, 보통은 800∼1,000 °C로 가열하여 가공한다. 소량의 이리듐을 가하면 굳기는 뚜렷하게 증가하지만 전성은 떨어진다. 팽창률은 유리와 거의 같아서, 유리기구의 접합에 편리하다. 백금은 여러 가지 색다른 성질 때문에 귀하게 여겨진다. 백금은 금과 은 다음으로 쉽게 모양을 바꿀 수 있다. 즉 늘여서 가는 선으로 뽑을 수도 있고, 망치로 두들겨서 얇은 판을 만들 수도 있다.
공기 중의 산소나 황화합물과 거의 잘 결합하지 않기 때문에, 공기 중에 그냥 두어도 부식하거나 색이 변하지 않는다. 백금은 강한 산에도 녹지 않으며, 왕수라는 질산과 염산의 혼합물에 가장 잘 녹는다. 비소, 인, 규소와 잘 결합하며, 백금의 합금 중에는 이리듐, 니켈, 오스뮴, 팔라듐, 로듐, 루테늄과의 합금이 가장 널리 쓰인다. 원자번호는 78, 원자기호는 Pt, 원자질량은 195.078이다. 녹는점은 1768 °C, 끓는점은 3825 °C, 밀도는 실온에서 21.45g/cm3이다.
백금 화학적 성질
염화 수소나 질산 등을 섞으면 H2PtCl6가 된다. 분말 또는 백금해면으로서 촉매, 도량형원기, 백금저항온도계, 실험용 도가니, 열전기쌍, 전기접점재료, 발화전, 전극, 화학장치, 다이, 노즐, 치과재료, 장식용 등으로 사용된다. 다음은 백금이 왕수에 녹는 반응이다.
백금 화학적 성질
백금은 자연에서 6가지의 동위 원소(190Pt, 192Pt, 194Pt, 195Pt, 196Pt, and 198Pt)가 있다. 이 중 가장 안정적인 동위 원소는 자연에 존재하는 195Pt로, 자연에서 33.83%를 차지한다. 190Pt는 매우 적게 차지하며 그 양은 0.01%에 불과하다. 자연에 존재하는 동위 원소 중 불안정한 것은 190Pt이며, 붕괴할 때의 반감기는 65×10^10 년이다. 198Pt는 알파 붕괴를 하고 반감기가 가장 길며 약 32×10^13 년이다. 많은 양을 차지하고 안정적인 것은 질량수 195짜리이다. 백금의 동위 원소는 일반적으로 31가지로 질량수는 166에서 202까지 다양하다. 여기에 인공적으로 만들어진 동위 원소까지 합하면 37가지가 된다. 핵 이성질체 백금 동위 원소 중 가장 반감기가 짧은 것은 166Pt이며 반감기는 300 µs이다. 핵 이성질체 중 반감기가 가장 긴 것은 193Pt이며 반감기는 50 년이다. 모든 백금의 방사성 동위 원소는 베타 붕괴와 알파 붕괴를 한다. 188Pt, 191Pt, and 193Pt는 내부 전환을 하며. 190Pt와 198Pt는 이중 베타 붕괴를 한다.
공기나 수분 등에는 매우 안정하여 고온으로 가열해도 변하지 않고, 산·알칼리에 강하여 내식성이 크다. 다만 왕수에는 서서히 녹고, 가성알칼리와 함께 고온으로 가열하면 침식된다. 플루오린, 염소, 황, 셀레늄 등과 가열하면 반응한다. 또, 고온에서는 탄소를 흡수하고 냉각하면 이것을 방출하는데, 이때 백금의 표면이 물러지므로, 석탄, 코크스 또는 탄소가 많은 환원불꽃 등으로 가열하는 것은 피하는 것이 좋다.
비소, 안티모니, 비스무트, 주석, 납 등과는 녹는점이 백금보다 훨씬 낮은 합금을 만든다. 미세한 분말로 한 백금은 그 부피의 100배 이상의 수소를 흡수하며, 적열한 백금은 수소를 흡수하여 투과시킨다. 또 산소, 헬륨 등도 흡수하는데, 흡수된 수소나 산소는 활성화되므로 산화환원의 촉매로서 중요하다.
백금 화학적 화합물
백금의 산화 상태는 보통 +2나 +4이다. 산화 상태 +1, 산화 상태 +3 은 그 비율이 매우 적다. 백금(II)는 정방정계결정 구조를 띠고 있다. 백금은 다른 기체와 함께 산이 되면 육클로로백금산 ("H2PtCl6", (H3O)2PtCl6·nH2O )가 된다.
백금의 화합물은 이 외에도 다양하다. 아연 화합물의 경우, 평평하여 거울처럼 생겼으며, 광택이 난다.
백금은 염화 암모늄과 반응을 하여 육클로로백금산암모늄을 만든다. 백금의 암모늄 화합물은 불용성을 띤다. 이것을 가열하면 수소는 기체가 되어 날아가서 다시 순수한 백금으로 돌아가게 된다. 백금은 몇 번이고 재활용이 가능하다. 헥사클로로백금산칼륨은 역시 불용성이며, 여기서 칼륨은 칼륨 이온으로 양이온화가 된다.
백금 화학적 화합물
헥시클로로백금산의 경우에는 백금이 염화 백금(IV) 또는 염화 백금(II)의 원소 형태를 띤다. 이 반응은 다음의 식과 같다.
백금(II)와 백금(IV), 육플루오린화백금은 산화 상태가 높다.
산화 백금의 화학식은 PtO2이며, 이 형태의 산화 백금은 다른 산과 결합이 가능하다. 다음은 그 반응이다.
백금으로는 항암제를 만들기도 하는데 백금으로 만든 항암제에는 두 가지가 있다. 하나는 시스플라틴으로 고환 종양에 효과가 있다. 분자식은 H6Cl2N2Pt이다.
또 하나는 카보플라틴으로 분자식은 C6H14N2O4Pt이다. 카보플라틴은 선플라의 유도체이기도 하다.
백금 백금의 산출
흔히 사력 속에 알갱이 또는 모래 모양으로 산출되므로, 이것을 선광하여 백금광으로 한다. 이것은 왕수에 녹여서 클로로백금산을 만들고, 염화암모늄을 가해서 침전시켜 다른 금속과 분리한다. 이렇게 해서 얻은 클로로백금산암모늄((NH4)2PtCl6)를 700∼800 °C로 가열하면 해면 모양으로 된 검은 색의 백금해면을 얻는다.
(NH4)2PtCl6 → Pt＋2NH4Cl＋2Cl2
이 백금해면을 융해 또는 단조하여 백금 덩어리를 얻는데, 보통 석회 도가니 속에서 산수소불꽃 등의 직접가열에 의해 융해한다. 유리상태 또는 다른 동족원소와의 합금으로서 산출되며, 러시아의 우랄지방, 남아프리카, 콜롬비아, 캐나다 등이 주산지이다. 순도는 75∼85%이고, 불순물은 다른 백금족원소이다. 한국에서는 주로 구리를 전기제련할 때 부산물로서 얻는다.
백금 용도
실험실에서 종종 백금으로 된 용기를 쓰는 것은, 백금이 열에 잘 견디고 다른 화학물질에 부식되지 않기 때문이다. 백금은 촉매로도 많이 쓰이는데, 촉매는 화학반응에서 자신은 변하지 않으면서 화학반응의 속도를 빠르게 해주는 물질이다. 1820년대에 독일의 화학자인 되베라이너는 탄화수소 기체가 백금에 닿으면 더 빨리 산화되는 것을 보고, 이때 백금이 촉매로 작용한다는 것을 발견했다. 백금은 자동차에서 나오는 해로운 오염 물질을 무해한 화합물로 바꾸므로, 자동차의 배기가스를 조절하는 촉매변환기에 쓰인다.
석유산업에서는 옥탄가(가솔린의 연소율을 나타내는 지수)가 높은 가솔린을 만들 때 쓰인다. 또한 아세트산, 질산과 같은 여러 가지 화학물질을 만들 때에도 백금을 촉매로 이용한다. 유리산업에서는 백금으로 유리섬유를 만드는 주조용 틀을 만든다. 백금은 값비싼 장신구를 만드는 데에도 널리 쓰이는데, 그 이유는 백금의 내부식성, 강도, 굳기, 색깔 등이 보석을 끼우기에 좋기 때문이다. 또한 백금은 최고급 수술 도구의 재료로도 쓰인다.
백금 용도
백금과 이리듐의 합금은 무게나 여러 가지 측정의 표준이 되는 기기, 전기장비의 접촉부품, 만년필의 펜촉 등을 만드는 데 쓰인다. 백금의 염은 사진을 인화하는 데 쓰이고, 백금화합물 중에는 암 치료에 쓰이는 것도 있다.
백금 역사
백금은 자연에서 다양한 강의 충적토에서 산출된다. 고대인들이 사용한 증거가 소수 존재한다. 오늘날의 에스메랄다스 근처에 살던 콜럼버스 이전의 미국 사람들은 백금을 백금 합금 공예품을 만드는 데에 사용했다.
유럽의 문헌에서는 1557년, 이탈리아인 고전학자 율리우스 카이사르 스칼리게르의 저서에 처음으로 백금이 언급되어 있다. 그 저서에 백금은 "어떠한 불이나 스페인의 재주로도 아직 녹일 수 없다." 라며 다리엔과 멕시코 사이에서 발견되는 불활성의 금속이라고 묘사되어 있다.
1741년, 영국 야금가 찰스 우드는 자메이카에서 미국의 백금 표본 여럿을 발견하여 자세한 조사를 위해 윌리엄 브라운리그에게 보냈다.
금
금(金, 영어: Gold)은 화학 원소로, 기호는 Au(←라틴어: Aurum)이며, 원자 번호는 79이다. 빛나는 노란색의 무른 금속으로 연성과 가단성이 있는 전이 금속이다. 다른 화학 물질과 화학 반응을 일으키지 않으나, 염소, 플루오린, 왕수와는 반응한다. 덩어리 금속, 또는 바위나 충적토의 알갱이로 산출된다. 수천년 이상 금은 화폐로 쓰였으며, 장신구와 치과, 전자 제품 등에도 사용되었다. 그뿐만 아니라, 전자공학 특히 인쇄기판이나 실리콘(규소)를 겉에 입힌 반도체에 쓰인다. 중세시대에는 인위적으로 황금을 만들기 위해 연금술을 연구하기도 했다. 이제는 바닷물에서도 금을 채취할 수도 있게 되었고, 입자가속기를 이용하여 금을 생성할 수 있게 되었다. 하지만 입자가속기로 생성되는 금의 양은 매우 적고 가속기를 운영하는데 드는 비용이 훨씬 많으므로 경제성이 전혀 없다. 따라서 흔히 상업적으로 쓰이는 모든 금은 아직도 땅에서 얻으므로, 금광업은 매우 중요한 산업이다.
금 성질
금은 노란색을 띠는 금속으로 연성과 전성이 매우 뛰어나 길게 늘이거나 얇게 펼 수 있다. 일례로 가로, 세로, 높이가 모두 1인치인 정육면체의 금을 넓게 펴면 가로, 세로, 높이가 모두 10미터인 공간을 뒤덮을 수 있을 만큼 넓게 펴진다. 금 1그램으로는 3000미터 이상의 금선도 제작이 가능하다. 또한 금은 어떠한 경우에도 녹이 슬지 않기 때문에 도금을 이용하여 장신구 제작에 많이 사용되었다. 금은 굉장히 무거운 금속으로서 이 세상에 존재하는 모든 원소들 중 금보다 무거운 원소는 많지 않다.
금은 쉽게 얻을 수 없을 뿐만 아니라 그 물리 성질이 특이해서 오랫동안 귀중하게 여겨졌다. 금은 노란색의 연한 금속 광택이 난다. 또 부드럽기 때문에 다루기가 쉽고 어떤 모양이든 만들 수 있다. 금에는 연성과 전성이 있어 실처럼 매우 가늘게 뽑을 수 있고, 망치로 두들겨서 얇은 판으로 만들 수도 있다. 공기 중에서 전혀 부식되지 않고 다른 화학변화도 일으키지 않기 때문에, 표면의 색이 그대로 보존된다. 금의 부드러운 성질 때문에 순금으로는 작은 충격에도 모양이 쉽게 변하는 특성 탓에 금으로 장신구를 만들려면 다른 금속과 결합한 금합금을 이용한다.
금 성질
금 합금의 순도는 캐럿이라는 단위로 측정하며, 1캐럿은 순금을 24라고 했을 때 24분의 1에 해당한다. 예를 들어, 금 18캐럿은 금과 다른 금속의 비율이 18:6이다. 원자번호는 79이고, 전자 배치는 [Xe] 4f14 5d10 6s1(1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 4f14 5d10)이며, 원자질량은 196.967u이다. 순금의 녹는점은 1064.43도이고, 끓는점은 2807도이며, 20도에서 밀도는 19.32g/cm3이다. 산화서열도에서 거의 맨 마지막에 위치하여 산화가 불가능하다. 그래서 금, 백금, 은 3가지 금속은 산화가 잘 되지 않아서 귀금속으로 분류된다.
금은 금속 중에서 밀도가 큰 편이다. 입방미터(m3) 밀도로 재면 19,300 kg/m3(19.3톤/m3)이며, 납의 밀도는 금보다 작아서 11,340 kg/m3, 가장 밀도가 큰 금속은 오스뮴이며, 입방미터 단위 밀도로 재면 22,610 kg/m3이다.
금 성질
은도금을 할 때 은시안화칼륨을 쓰는 것처럼, 금 도금을 할때는 금시안화칼륨을 사용한다. 일단 도금할 물체를 (-)극에 설치하고, 도금할 금속인 금을 (+)극에 설치한 뒤, 그 두 가지를 금 이온(Au+이나 Au3+)이 들어 있는 금시안화칼륨용액에 넣으면 도금을 할 수 있다.
금의 동위 원소는 반감기가 짧은 것이 많으며, 심한 경우에는 나노(nano) 대까지 가는 것도 있다. 가장 짧은 반감기를 가지는 186mAu는 110ns의 반감기를 가진다. 질량은 169u에서 205u까지 다양하게 존재한다.
금은 오직 하나의 안정 동위원소가 천연에 존재하며 그 질량은 197이다. 금은 여러 가지 동위 원소가 존재하는데 그 동위 원소의 종류는 36 가지이며 질량은 169에서 205까지 다양하다. 가장 안정적인 금의 질량은 197이지만 가장 긴 반감기를 가진 동위 원소는 195짜리 금으로 반감기는 168.5일이다. 가장 질량이 작은 안정 동위 원소는 173짜리이며 반감기는 30 µs이다. 금의 반감기는 질량 197의 경우는 해당되지 않으며, 동위 원소 중에서는 α 붕괴, 그리고 β+붕괴를 한다. 질량 195짜리 금과, 그리고 질량 196짜리 금은 β- 붕괴를 한다.
금 성질
금의 동위 원소 범위는 흔히 170에서 200까지이다. 그 범위에 속하면서 가장 반감기가 긴 금 동위 원소는 질량 178, 179, 181, 182 그리고 188짜리가 이성질체로 존재한다. 가장 안정적인 이성질체 금 반감기는 182m짜리로 2.27일의 반감기를 가진다. 가장 작은 이성질체 금 질량은 177m2짜리로 반감기는 불과 7ns 정도이다. 184m1Au 짜리 금은 β+ 붕괴를 하며, 이성질체 금은 알파 붕괴도 한다. 모든 이성질체 금은 알파 붕괴를 동시에 한다.
금 금 화합물
금은 비금속과 결합을 할 수 있으며, 산화 상태의 범위는 1-에서 5+까지이다. 그러나 금(1+)과 금(3+)는 그렇지 않다.
금(1+)은 이온화 할 수 있으며, 보통 이온화가 되면 매우 무르게 된다. 보통 표기할 때는 Au+ 또는 Au-로 표기한다. 금(1+) 은 보통 직선형을 이루고 있다. 금(1+) 화합물의 좋은 예로 시안화금 이온 Au(CN)2−이 있는데, 이것은 채굴될 때 보통 많이 나오는 금의 화합물이다. 그리고 다른 금의 화합물로 (일)염화금(AuCl), 이것은 구조가 지그재그식으로 되어 있으며, 순금으로 될 때 다시 직선형으로 되돌아온다. 금 화합물의 기초가 되는 것이 바로 금(1+)이다.
금(3+)는 염소와 결합을 하면 (삼)염화금(AuCl3)이 된다. 이 화합물이 수소와 결합하여 산이 되면, (일)염화금산 HAuCl4로 된다.
금 금 화합물
보통 많이 되는 금 이온의 형태는 금(-1), 금(2+), 금(5+)이다. 이 금 이온들은 루비듐 이온(Rb+), 칼륨 이온(K+), 그리고 질산메틸 이온((CH3)4N+)과 이온결합을 한다. 금(2+) 화합물은 금 2원자와 이온결합을 하고(Au-Au,) 다른 화합물과도 결합을 하여 금 화합물인 [Au(CH2)2P(C6H5)2]2Cl2가 된다. 그리고 금(2+)는 제논과 결합하여 복잡한 화합물을 만들어 내며, 화합물은 다음과 같이 된다([AuXe4](Sb2F11)2). 금 이온 중에서 금(5+)는 산화 상태가 가장 높다.
금 금의 존재형태와 산출
금은 주로 자연금 또는 일렉트럼(자연금과 자연은의 합금)으로서, 석영맥 속에서 황철석, 방연석, 텅스텐 광물 등과 함께 산출된다. 이 밖에 텔루륨와 결합하여 텔루륨 금광으로서 석영맥 속에서 산출되기도 하고, 구리, 납, 아연 등 다른 금속광석 속에서 미립의 자연금으로서 산출되기도 하는데, 이들을 산금이라 한다. 지금까지 발견된 최대의 자연금은 1869년 오스트레일리아의 빅토리아에서 발견된 것으로, 무게가 2,520온스(약 71.5 kg)이었다.
한편 산금에서 유래하는 풍화잔류광상에서 산출되는 것을 사금(하천에서 발견되는 모래 크기만한 금)이라 한다. 클라크수 5×10−7으로, 그 양은 극히 적다. 세계의 주요 금 산출국은 남아프리카공화국, 러시아, 미국 등인데, 그 중에서도 남아프리카공화국의 트란스발 지방에서 세계 총생산량의 약 40%가 산출된다. 한국에서는 충남 청양군 구봉광산에서 주로 산출된다.
금 금의 존재형태와 산출
과학자들은 지각의 갈라진 틈에서 지표면으로 흘러나오는 액체와 기체가 퇴적되어 금이 생긴다고 설명한다. 금은 지각을 이루는 암석에서 널리 발견되며, 종종 구리나 납도 함께 발견된다. 또한, 광맥, 퇴적층, 사광상에서도 발견되고, 바닷물에서도 발견된다. 사광상에서 발견되는 입자가 큰 금 알갱이를 사금이라고 하는데, 흔히 하천 바닥에서 발견된다. 이 금 알갱이는 지표수나 홍수 때문에 금광맥에서 씻겨 옮겨온 것이다. 바닷물 속에도 금이 있는데, 바닷물에서는 1t당 약 72 mg(100만 톤당 약 6g)의 금이 들어 있다. 따라서 과학자들은 바닷물 속에 들어 있는 금을 유용하게 분리하는 방법에 대해 연구 중이다.
금 금의 존재형태와 산출
금은 합금되지 않는 상태나 순수한 상태로 발견되는 경우가 매우 드물며, 흔히 은과 결합된 상태(은성분 6~10%)로 발견된다. 그러나 보통 금은 석영, 방해석, 납, 텔루륨, 아연, 구리 등과 함께 발견되거나, 그러한 물질을 캐내는 과정에서 함께 얻어진다. 금을 얻는 방법은 금이 묻혀 있는 형태에 따라 다르다. 그러나 금이 묻혀 있는 형태와 관계없이 공통으로 필요한 두 단계가 있는데, 하나는 금광석을 캐내는 것이고, 다른 하나는 금광석에서 금을 분리하는 것이다.
사금을 채취할 때에는 대부분 이 두 단계가 금이 묻혀 있는 곳에서 이루어지지만, 땅 속에서 캐낼 경우에는 금광석을 분쇄소로 운반해 필요없는 암석을 골라내고 쓸모 있는 광물만 분리해낸다. 금광맥은 땅 속에서 석탄을 캐는 것처럼 굴착기를 이용해 금광맥의 방향에 따라 땅을 파가면서 찾아낸다. 어떤 금광석은 지표면에서 캐내기도 하는데, 광부들은 암석에 구멍을 뚫어 화약을 넣고 폭발시킨다. 이렇게 광석은 부순 뒤 금이 들어 있는 암석 조각을 분쇄소로 운반한다.
금 금의 존재형태와 산출
폐휴대전화에서 금을 얻는 경우도 있는데 폐휴대전화 1t에서 금 340g과 은 2kg을 얻을 수 있다. 반면 금광석 1t에서는 금 7.4g과 은 214g을 얻을 수 있다. 폐휴대전화 1대에는 금 0.034g, 은 0.2g, 팔라듐 0.015g, 구리 10.5g, 코발트 6g이 들어 있다. 폐휴대전화를 모아서 금을 채취하고 있는 상황에서 폐휴대전화를 모아두는 곳을 도시광산이라 한다.
세계의 주요 금 생산국으로는 남아프리카공화국, 짐바브웨, 미국, 오스트레일리아, 캐나다, 러시아 등이 있다. 남아프리카공화국에 있는 금광은 경제성이 매우 높다. 대표적인 금광업 중심지는 윗워터즈랜드로, 세계에서 매장량이 가장 많다. 러시아의 시베리아 동부, 미국의 네바다주(은도 많이 채광된다), 캐나다의 온타리오와 퀘벡도 중요한 금 산지이다. 오스트레일리아의 가장 큰 금광은 퀸즐랜드에 있는 타운즈빌 지방의 키드스톤이다.
대한민국 내에서 금이 산출되는 광산은 삼척시의 삼조광상, 둔전 금-은-안티모니광상, 정선군의 백전광상, 동원광상, 봉화군의 금정광상, 제천시의 제천광산, 음성군의 무극광상, 통영시의 통영광상 등이 있다.
금 금의 전기적 성질
금의 굳기는 2.5∼3으로, 전성 및 연성이 매우 크다. 보통의 금박 두께는 0.00001cm이고, 1g의 금으로 약 3,000m의 금실을 뽑을 수 있다. 순금의 빛깔은 그 상태에 따라 다르며, 괴상의 것은 황색이지만, 분말이나 콜로이드로 되면 보라색이 되고, 녹으면 녹색, 증착막을 형성하면 적색이 된다. 얇은 박이 되면 투과광선에 의해서 녹색에서 청색이 된다. 전기 및 열의 양도체이며, 전기전도도는 은의 67%이고, 비저항은 (18 °C)이다. 또한 열전도율은 로 은의 70%이다.
공기나 물에서는 변하지 않으며, 빛깔의 변화도 없고, 강한 산화제에 의해서도 변하지 않는다. 산 및 염기에도 녹지 않지만, 왕수에는 녹아서 염화금산이 된다. 산소가 존재할 때에는 시안화알칼리염의 수용액에서 시아노금산염을 만들며 녹는다. 산소 및 황과는 고온에서도 반응하지 않지만, 염소 및 브로민과는 직접 결합한다. 화합물에서 보통 산화수는 1+와 3+이다. 금 이온(Au2+)의 화합물 중 염화 금(AuCl2)은 물에 잘 녹지 않으나 염산에는 녹는다.
금 산출된 금의 제조 과정과 금의 반응
산출상태 및 그 밖의 상황에 따라 다르지만, 일반적으로 사금과 산금에 따라 그 채취방법이 다르다. 사금의 경우 금의 비중이 큰 것을 이용하는 요분법, 요상법 및 홈통법 등이 있으며, 보다 대규모로 채취할 때는 채금선을 사용한다. 요분법 및 요상법에서는 함금사니를 넣은 다음 물 속에서 전후좌우로 흔들면 가벼운 토사는 제거되고 무거운 금은 그릇의 바닥에 남게 된다. 홈통법에서는 너비 40 cm, 깊이 30 cm, 길이 40m 정도의 홈통을 십여 개 연결하여 물을 홈통 안으로 흘려보내면서 물 속에 함금사니를 넣으면 가벼운 토사는 제거되고 무거운 금이 특정 부위에 남게 된다.
산금의 경우 혼홍법 및 시안화법이 사용된다. 혼홍법에서는 금이 수은과 아말감을 잘 만드는 것을 이용한 것으로, 아말감에서 수은을 휘발시키면 금만 남게 된다. 즉, 먼저 광석을 물 속에서 분쇄한 다음 수은으로 아말감을 형성한 구리판의 표면 위를 흐르게 한다. 구리판 위에 생긴 경아말감을 모은 다음 철제 레토르트로 증류하여 수은을 분리, 제거한다.
금 산출된 금의 제조 과정과 금의 반응
금의 채취율은 60∼80%이며, 나머지는 시안화법 등으로 재처리한다. 시안화법은 시안화나트륨(NaCN)의 수용액이 공기의 존재하에서 금을 녹일 수 있는 성질을 이용한 것으로 다음 식으로 표시된다.
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4NaAu(CN)2 + 4NaOH
이때 금을 용해하고 있는 액체를 귀액이라 하며, 이 용액에 아연을 가하면
2NaAu(CN)2 + Zn → Na2Zn(CN)2 + 2Au
에 의해 금이 석출된다. 보통 혼홍법 및 시안화법을 각각 단독으로 사용하는 경우는 드물고, 이들을 병용한다.
건식법은 구리 및 납의 건식 제련소에서 사용되는 방법으로 구리 및 납의 융해제련에서는 규산염 광석이 융제로 필요한데, 그 대신 금광석을 사용하면 금과 은을 부산물로 얻게 된다.
금 역사
금은 지금으로부터 6,000년 전쯤 메소포타미아에서 처음으로 사용이 되었다. 금은 구리 다음으로 인간이 가장 먼저 사용한 금속이라 생각된다. 금에 관해서는 이미 구약성서의 《창세기》에도 기재되어 있으며, BC 3,000년경 메소포타미아인은 금으로 만든 투구를 사용하였고 이집트의 왕릉에서는 호화로운 금제품이 출토되어 유명하다. 이 밖에 에게 및 잉카문명 등에서도 금을 중요시하였음을 알 수 있다. 그리스인이 처음으로 금을 화폐로 사용했는데, 이 제도를 로마인도 이어받았다.
금 역사
한편, 고대 인도의 경전 등에서 볼 수 있는 바와 같이 금은 마력을 지니고 있다고 하여 옛날부터 숭배되었으며 금에 대한 인간의 욕망은 중세에 와서 연금술을 발달시켰고, 또 당시의 사상에도 큰 영향을 주었다. 마르코 폴로의 모험이나 콜럼버스의 항해도 동양의 금을 구하려는 것이 첫째 목적이었으며, 근세 유럽의 발전도 금·은의 무역에서 비롯되었다고 할 수 있다. 즉, 16세기의 중남미침략을 시초로 19세기 북아메리카의 골드러시에서 그 절정을 이루었으며, 남아프리카 및 오스트레일리아의 개발도 그 여파의 결과라 할 수 있다. 아이작 뉴턴 역시 납에 수은을 넣고 끓이면 금이 된다는 실험을 여러 번 한 적 있다고 한다. 그러나 연금술은 후에 실패하고 말았는데(연금술에서는 수은과 황에 이른바 '메디키나'(현자의 돌)를 융합하면, 금이 된다고 한다), 그것은 돌턴의 원자설 때문이다. 돌턴의 원자설에 따르면, 원자는 변하지 않으며, 없어지지 않거나, 생겨나지 않는다. 그러므로 수은과 황 또는 납을 더하면 금이 생겨나지 않으므로 연금술이 실패한 것이다.
금 정제
자연금 및 건식법으로 얻은 조금에는 은 및 그 밖의 다른 것이 함유되어 있으므로 이들을 분리하는 데는 산분은법과 전해법이 사용된다. 산분은법은 질산 및 황산으로 은을 용해하고 금만을 남게 하는 방법이며, 전해법은 조금을 판으로 주조해서 양극으로 하고, 전해액으로 염화금을 사용해서 음극의 순금판 위에 금을 석출시키는 방법이다. 액체의 온도를 60∼70 °C로 유지해서 전기분해하며, 은의 성분이 적으면 직류만을 사용하지만, 많을 때는 직류 및 교류를 교대로 통해서 양극표면의 염화은 생성피막을 제거한다. 석출된 금은 흑연도가니 속에서 융해시켜 잉곳으로 만드는데, 이때의 순도는 99.99%이다.
금 용도
금은 많은 나라에서 화폐의 기준으로 사용되는 특별한 금속이며, 그 밖에 공예 및 장식용으로 쓰이고, 치과의료 및 만년필의 펜촉, 유리 및 도자기의 착색체, 검전기의 박 등으로 사용된다. 순금일 경우는 유연하므로 보통 구리, 은 및 백금족원소 등의 합금으로 사용된다. 합금으로서의 품위는 퍼밀(‰) 또는 캐럿(K)으로 표시한다. 순금은 24K로 한다. 예를 들면, 금화는 21.6K(금 90%), 의치는 20∼22K(금 83.3∼91.7%), 장신구는 18K(금 75%), 금펜촉은 14K(금 약 58.3%) 등이다.
금 용도
금을 장식품으로 사용할 때에는 보통 금 합금을 많이 사용하는데, 매우 단단하며, 녹는점이 낮은 편이고, 색을 가진 금 합금도 있다. 금 합금은 보통 원래의 순금에 다른 금속을 넣는데, 그 비율에 따라 22K, 18K, 14K, 그리고 10K 네 가지가 있다. 보통 구리가 차지하는 비율이 매우 높으며, 금 합금에 종종 은이나 팔라듐을 넣기도 한다. 구리는 금 합금을 만들때의 기본 금속이며, 적갈색의 광택을 띤다. 18캐럿의 금 합금은 순금에 25%의 구리를 넣어서 만들며, 러시아에서 최초로 제조한 유일한 방법이었다. 그리하여 구리를 25% 넣어서 만든 금 합금을 적금이라고 한다.
14캐럿의 금 합금은 역시 구리를 넣어서 만드는데, 색은 청동과 같은 색깔을 띤다. 청금은 역시 금 합금이며, 철을 넣어서 만들면 자색금이다. 청금은 순금에다 알루미늄을 넣어서 만든다. 이것은 특별한 금 합금 제조법이다. 청금과 자색금은 금 합금을 만들기가 매우 어렵다. 14캐럿과 18캐럿 금 합금은 은과 함께 넣으면 황록색을 띠며, 이 금을 녹금이라고 한다(이름처럼 녹색을 띰). 백금(원소가 아닌 금 합금)은 팔라듐과 니켈을 넣어서 만든다.
금 용도
백색 18캐럿 금 합금(일명 화이트골드)은 제조할 때 순금에다가 17.3%의 니켈, 5.5%의 아연, 2.2%의 구리와 소량의 은을 넣어서 제조한다. 니켈은 독성이 있으나 유럽에서는 금 합금을 제조할 때 니켈을 넣어서 만든다. 백금 합금의 제조할 때 기본 금속은 팔라듐이며, 은과 함께 흰색을 띤다. 그러나 팔라듐은 니켈보다 가격이 비싸서 지금은 거의 사용되지 않게 되었다. 높은 캐럿 단위(20-22K)의 금은 순금에다 은을 넣어서 만든다.
금화는 1526년에서 1930년까지 표준 22캐럿 금합금으로 사용되었으며, 무척 단단하였다. 현대 순금의 표준은 24캐럿이며, 금화와 의치는 20~22캐럿으로 사용되어 역사에서 가장 중요하게 사용된 화폐였다. 금화는 순도가 최고 99.999% (.99999). 금단풍 금화의 순도는 최대 99.99%였다. 현재 순도 99.99%의 금화가 사용되고 있으며, 오스트레일리아에서는 금캥거루 동상도 만들었다(맨 처음에 1986년 금 채굴을 시작하여, 금 캥거루 동상을 1989년에 만들었다). 금화는 태음력에도 사용되었다. 2006년, 미국에서는 순도 99.99%의 금을 지금도 사용하고 있다.
금 용도
태고에는 조개껍데기·곡류 ·가축 ·면포 등이 화폐로서 유통되었으나, 그 후 금·은 등 귀금속이 화폐로서 유통되게 되었다. 이들 금 ·은이 화폐로서 유통되는 범위가 확대됨에 따라 재화로서 보다는 화폐의 의미가 증가되었다.
이와 같이 하여 생긴 금·은 화폐는 처음에는 그 순도 및 중량을 하나하나 칭량해서 유통하였으므로 칭량화폐라고 하였다. 이 칭량화폐로는 유통에 불편이 많았으므로 정부가 금·은 화폐를 그 품위 및 양에 따라 특정한 값을 표시한 일정한 형상으로 주조하였으며, 이것을 표준화폐 또는 본위화폐라 하여 통용되게 하였다. 주화의 경우 그 개수의 셈만으로 쉽게 유통이 가능하므로 이 화폐의 출현으로 화폐유통의 새시대가 개막되었다.
금·은 주화는 근세에 들어와서 본위화폐로 사용되었다. 이것을 금은 복본위제도라 한다. 이 제도에서는 금과 은의 값의 비를, 예를 들어 금화 1에 대해서 은화 15와 같이 법으로 정하고 있으나, 실제로는 법정비가와 시장비가와의 차이가 생겨 이 화폐제도에 혼란이 일어났다. 그리하여 1816년에는 금화만을 본위화폐로 하는 금본위제도가 이탈리아에서 채용되었으며, 그 후 다른 나라에도 보급되었다.
금 용도
일반적으로 화폐의 소재로서 적당한 것은 그 자체가 가치를 지니고 있을 것, 그 가치가 안정되어 있을 것, 품질이 균일할 것, 분할되어도 가치는 유지될 것, 닳아 없어지지 않을 것, 운반 및 보관이 용이할 것 등의 성질을 지닐 필요가 있다. 이들 성질을 지니고 있는 것이 금이며, 세계 각국에서 금화가 화폐로서 널리 사용된 것도 이 때문이다. 그 후 각국의 중앙은행에서 발행한 은행권 등의 화폐가 각국 내에서 사용됨에 따라, 금은 국제간의 거래에서 결제를 위해서만 사용되는 화폐 즉 국제통화가 되었다.
그 후 국제간의 거래가 증가됨에 따라 결제만을 위한 금의 수요도 증가되었으나, 그 공급이 수요를 충족시킬 수 없었다. 그 이유로는 금의 생산량에는 자연의 제약이 따를 뿐 아니라 생산된 금은 화폐 용도 외에 공업용 및 장식용으로도 사용되며, 또 화폐로 사용될 경우에 도금이 퇴장되는 경우가 있음을 들 수 있다. 이와 같은 화폐용 금의 부족현상 때문에 금은 파운드와 달러, 특히 달러에 의해 보충되었다. 1960년에 들어와서 미국은 국제수지에서 적자가 계속되었으며, 그 결과 달러의 해외유출이 증가되었다.
반대로 국제수지에서 흑자국은 보유하고 있는 달러로 금을 미국으로부터 매입하였으므로 미국의 금보유고는 1971년 100억 달러까지 감소되어 결국 금과 달러를 교환하는 제도를 폐지하게 되었다. 그래서 1976년 1월 IMF(국제통화기금)는 금을 폐화하고, 금·달러 체제 대신 SDR(special drawing right: 특별인출권)를 국제통화체제의 베이스로 결정하였다.
금 세계의 금 가격
세계 각국에서 금본위제도를 폐지한 제2차 세계대전 후에도 금은 계속 국제통화인 달러 ·파운드 등과 함께 국제결제를 원활히 하기 위한 불가결의 조건이었다. 세계 최대의 금을 보유하고 있는 미국은 IMF체제하에 국제통화의 안전을 도모하기 위해서 1934년의 금준비법에 따라 금 1트로이온스(31.1035g)=35달러(1g=1.28달러)의 가격을 유지해 왔다.
그러나 국제수지의 만성적 적자와 금의 유출 때문에 1968년에는 2중가격제(분정평가는 그대로 두고 민간시장의 금 가격은 자유시세에 맡기는 제도)가 채용되어, 1971년 말 1트로이온스=38달러, 1973년 2월에는 42.23달러로 공정가격을 인상하였다.
금 세계의 금 가격
그러나 자유시세는 여전히 공정가격보다 상당히 웃돌았으므로 IMF는 1976년 1월 킹스턴 체제하에 공정가격의 폐지를 결정하였다. 런던 자유금시장에서 장해진 가격은 달러 불안 등으로 인해 상승을 계속하여, 1979년에는 한때 1,800달러를 넘은 일도 있었으나, 1981년에는 300∼350달러선을 유지하다가, 1995년도에는 380~390달러선을 유지하였다. 2009년 3월 기준으로 1,000달러선을 넘었다. 그리고 계속 하락하다가 2009년 10월에 또 1,000달러선을 넘었다.
최근에는 금선물 시장이 활성화되었는데 이는 금실물과 무관하게 버블이 형성되는 단점이 있다. 즉 선물 만기시 현물과 함께 체결되어야 하는데 현물이 과부족이면 금선물시장이 신뢰성을 잃게되는 위험을 안고 있다는 점이다.
그래서 금선물 시장의 백워데이션이 발생할 경우 경제에 심각한 타격을 줄 수 있다.
금 생화학
캐나다 맥마스터 대학교의 생화학자 네이턴 마가르베이(Nathan Magarvey)는 생존을 위해서 스스로 도금하는 박테리아를 발견하였다.
토륨
토륨(←영어: Thorium 소리엄[*], 문화어: 토리움←독일어: Thorium 토리움[*])은 화학 원소로 기호는 Th(←라틴어: Thorium 토리움[*]), 원자 번호는 90이다. 악티늄족이다. 토륨은 1828년 스웨덴의 화학자 옌스 야코브 베르셀리우스에 의해 발견되었으며 전쟁의 신 토르(Thor)의 이름에서 유래했다. 은백색 금속으로 공기와 접촉 시 이산화 토륨을 생성하면서 검은색으로 변색된다. 토륨은 비교적 높은 녹는점을 가진다. 토륨은 전기양성적인 금속으로 +4의 주요 산화수를 가진다. 꽤 반응성이 높으며 잘게 나눠진 조각 상태이면 공기 중에서 발화할 수도 있다.
토륨
지금까지 알려진 모든 토륨 동위원소는 방사성이다. 가장 안정한 동위원소는 토륨-232인데 알파 붕괴를 일으키고 반감기는 140억년 인데, 이는 우주의 나이 정도라고 할 수 있다. 이 동위원소는 붕괴하면서 토륨 계열(Thorium series)이라고 불리는 붕괴 계열을 시작시키는데 이 계열은 안정한 동위원소인 208Pb에서 끝이 난다. 지구에서 토륨(Th), 비스무트(Bi), 우라늄(U) 이 세 방사성 원소만이 지구가 생성되기 전에 생겨난 방사성 원소 중에서 지금까지 많은 양이 남아있는 원소이다. 토륨은 지각에서 우라늄(U)보다 3배 이상 많으며 모나자이트(monazite) 모래에서 희토류 금속을 분리하는 과정에서 분리되기도 한다. 그 외에 다른 동위원소들은 무거운 동위원소가 붕괴할 때 거치는 붕괴 계열의 중간 물질로 짧은 시간 존재하며 극소량이 존재한다.
토륨은 비소모성 가스 텅스텐 아크 용접 전극봉 합금의 원료로 사용되고 있는데, 차츰 다른 대체물질로 대체되고 있다. 또 토륨은 한때 가스맨틀(gas mantle)의 광원과 몇몇 진공관, 고가의 광학/과학적인 계기 장비의 재료로 쓰였지만 이마저도 별로 쓰이지 않는다. 토륨은 방사능에 대한 위험 때문에 이용이 점점 줄고 있다.
캐나다와 독일, 인도, 네덜란드, 영국, 미국에서는 토륨을 우라늄의 대체제로 써서 원자로를 가동하는 실험을 하고 있다. 토륨은 우라늄에 비해 안전하고 핵연료 원료물질(non-fertile material)이 아닌 동위원소가 생성되지 않으며 존재 비율이 높고 유용하기 때문에 대체제로 촉망받는다. 인도의 3단계 원자력 프로그램이 토륨 원전 분야에서 제일 잘 알려져 있다.
토륨 성질
토륨은 중간 정도 부드럽고, 상자성을 가지는 밝은 은색의 악티늄족 금속이다. 주기율표상으로 악티늄(Ac)의 오른쪽, 프로트악티늄(Pa)의 왼쪽, 세륨(Ce)의 아래쪽에 배열된다. 순수한 토륨은 연성이 좋다. 토륨 금속은 실온에서 면심입방격자 구조를 가진다. 온도와 압력에 따라 다른 두 가지 결정 구조도 가질 수 있는데 1360 °C 이상에서는 체심입방격자, 100 GPa 정도의 압력에서는 정방정계 구조를 가진다. 토륨 금속은 54 GPa의 체적 탄성 계수를 가지는데, 이는 주석(Sn)의 경우인 58.2 GPa와 비슷한 값이다. (비교를 위해, 알루미늄은 75.2 GPa, 구리는 137.8 GPa, 그리고 연철(mild steel)의 경우는 160–169 GPa이다.) 토륨은 연철 정도의 단단함을 가지기 때문에 열을 가하면 시트, 판으로 만들거나 줄로 뽑아낼 수도 있다.