6주기 원소

6주기 원소는 란타넘족 원소를 포함하여 주기율표의 여섯 번째 행(또는 주기)에 있는 화학 원소이다. 주기율표는 원자 번호가 증가함에 따라 원소의 화학적 거동에서 반복되는(주기적인) 경향을 설명하기 위해 행으로 배열된다. 새로운 행은 화학적 거동이 반복되기 시작할 때 시작되며, 이는 유사한 거동을 가진 원소가 동일한 수직 열에 속함을 의미한다. 6주기에는 32개의 원소가 있으며, 7주기와 함께 가장 많은 원소를 가지고 있다. 6주기는 세슘으로 시작하여 라돈으로 끝난다. 납은 현재 마지막 안정 원소이며, 그 이후의 모든 원소는 방사성이다. 그러나 비스무트의 경우 유일한 원시 동위 원소인 209Bi는 1019년 이상의 반감기를 가지며 이는 현재 우주의 나이보다 10억 배 이상 길다. 일반적으로 6주기 원소는 6s 껍질을 먼저 채우고, 그 다음으로 4f, 5d, 6p 껍질을 순서대로 채운다. 그러나 금과 같은 예외도 있다.

 특성 
이 주기에는 희토류라고도 알려진 란타넘족 원소가 포함된다. 많은 란타넘족 원소는 네오디뮴과 같은 자기적 특성으로 알려져 있다. 많은 6주기 전이 금속은 금과 같이 매우 가치 있지만, 많은 6주기 다른 금속은 탈륨과 같이 엄청나게 유독하다. 6주기에는 마지막 안정 원소인 납이 포함된다. 주기율표의 모든 후속 원소는 방사성이다. 1019년 이상의 반감기를 가진 비스무트 다음으로 폴로늄, 아스타틴, 라돈은 알려진 원소 중 가장 수명이 짧고 희귀한 원소 중 일부이다. 아스타틴은 언제든지 지구상에 1그램 미만이 존재할 것으로 추정된다.

 원자 특성 

 많은 주기율표에서 f-구역은 잘못하여 한 원소 오른쪽으로 이동하여 란타넘과 악티늄이 d-구역 원소가 되고, Ce–Lu와 Th–Lr이 f-구역을 형성하여 d-구역을 두 개의 매우 불균형한 부분으로 나눈다. 이는 초기 전자 배열 측정의 오류에서 비롯된 것이다. 레프 란다우와 예브게니 립시츠는 1948년에 루테튬이 f-구역 원소가 아니라고 지적했으며, 그 이후 물리, 화학 및 전자 증거는 f-구역이 여기 표시된 대로 La–Yb와 Ac–No 원소를 포함하며, 1988년과 2021년의 국제 순수·응용 화학 연합 보고서에서 이 배열이 맞다는 것을 압도적으로 지지했다.
 쌓음 원리의 예외.

 s-구역 원소 

 세슘 

세슘(Caesium 또는 cesium)은 원소 기호 Cs와 원자 번호 55를 가진 화학 원소이다. 부드럽고 은회색-금색의 알칼리 금속으로, 녹는점은 28 °C (82 °F)이며, 이는 실온에서 (또는 그 근처에서) 액체 상태인 단 다섯 개의 원소 금속 중 하나이다. 세슘은 알칼리 금속이며 루비듐 및 칼륨과 유사한 물리적 및 화학적 특성을 갖는다. 이 금속은 극도로 반응성이 높고 자연발화성이 있으며, -116 °C (-177 °F)의 온도에서도 물과 반응한다. 안정 동위 원소를 가진 원소 중 가장 전기 음성도가 낮은 원소는 세슘-133이다. 세슘은 주로 폴루사이트에서 채굴되며 방사성 동위 원소, 특히 세슘-137은 핵분열 생성물로 원자로에서 발생하는 폐기물에서 추출된다.

독일 화학자 로베르트 분젠과 구스타프 키르히호프는 1860년에 새로 개발된 불꽃 분광법으로 세슘을 발견했다. 세슘의 첫 소규모 응용 분야는 진공관의 "게터"와 광전지였다. 1967년, 국제단위계는 세슘-133의 방출 스펙트럼에서 특정 주파수를 초의 정의에 사용하기로 선택했다. 그 이후 세슘은 원자 시계에 널리 사용된다.

1990년대 이후 세슘의 가장 큰 응용 분야는 시추 유체용 세슘 포름산염이다. 이는 전기 생산, 전자공학, 화학 분야에서 다양한 응용 분야를 가진다. 방사성 동위 원소 세슘-137은 약 30년의 반감기를 가지며 의료 응용 분야, 산업용 계량기, 수문학에 사용된다. 이 원소는 독성이 경미하지만, 금속으로서 유해 물질이며, 그 방사성 동위 원소는 방사능 방출 시 높은 건강 위험을 초래한다.

 바륨 

바륨은 원소 기호 Ba와 원자 번호 56을 가진 화학 원소이다. 2족의 다섯 번째 원소이며, 부드러운 은회색의 금속알칼리 토금속이다. 바륨은 공기와의 반응성 때문에 자연에서 순수한 형태로 발견되지 않는다. 그 산화물은 역사적으로 바리타로 알려져 있지만, 물과 이산화탄소와 반응하며 광물로 발견되지 않는다. 가장 흔한 천연 광물은 매우 불용성인 황산 바륨, BaSO4(중정석), 및 탄산 바륨, BaCO3(위더라이트)이다. 바륨의 이름은 그리스어 barys (βαρύς)에서 유래했으며, "무거운"을 의미하며, 일부 일반적인 바륨 함유 광물의 높은 밀도를 설명한다.

바륨은 산업적으로 거의 사용되지 않지만, 이 금속은 역사적으로 진공관에서 공기 제거에 사용되었다. 바륨 화합물은 불꽃에 녹색을 띠게 하며 폭죽에 사용되어 왔다. 황산 바륨은 밀도, 불용성 및 X선 불투명성 때문에 사용된다. 이는 유전 시추 진흙에 불용성 중량 첨가제로 사용되며, 더 순수한 형태로는 인간 위장관 영상화를 위한 X선 방사선 조영제로 사용된다. 가용성 바륨 화합물은 가용성 바륨 이온 방출로 인해 유독하며, 쥐약으로 사용되어 왔다. 바륨의 새로운 용도는 계속해서 탐색되고 있다. 이는 일부 "고온" YBCO초전도체와 전기 세라믹의 구성 요소이다.

 f-구역 원소 (란타넘족) 

란타넘족 또는 란타노이드(IUPAC 명명법) 계열은 란타넘부터 루테튬까지의 원자 번호 57부터 71까지의 15가지 금속화학 원소로 구성된다. 이 15가지 원소는 화학적으로 유사한 스칸듐 및 이트륨과 함께 종종 희토류 원소로 총칭된다.

비공식적인 화학 기호 Ln은 란타넘족 화학에 대한 일반적인 논의에서 사용된다. 란타넘족 원소 중 단 하나를 제외하고는 모두 4f 전자 껍질의 채움에 해당하는 F-구역 원소이다. 란타넘은 D-구역 원소이지만, 다른 14개 원소와의 화학적 유사성 때문에 일반적으로 란타넘족으로 간주된다. 모든 란타넘족 원소는 3가 양이온인 Ln3+를 형성하며, 그 화학은 주로 이온 반지름에 따라 결정되는데, 이는 란타넘에서 루테튬으로 갈수록 꾸준히 감소한다.

초기 [Xe]과 최종 6s2 전자 껍질 사이

란타넘족 원소는 원자 번호가 57 (란타넘)부터 71 (루테튬)까지 증가하는 원소 계열이다. 이 계열의 가벼운 원소가 란타넘과 화학적으로 유사하기 때문에 란타넘족이라고 불린다. 엄밀히 말하면, 란타넘과 루테튬은 모두 d 껍질에 단일 원자가 전자를 가지고 있기 때문에 3족 원소로 분류된다. 그러나 두 원소 모두 란타넘족 원소의 화학에 대한 일반적인 논의에 종종 포함된다.

주기율표의 표시에서 란타넘족과 악티늄족은 일반적으로 표의 본체 아래에 두 개의 추가 행으로 표시되며, 바륨과 하프늄 사이, 라듐과 러더포듐 사이의 본표의 단일 셀에 자리 표시자 또는 각 계열의 선택된 단일 원소(각각 란타넘 또는 루테튬, 악티늄 또는 로렌슘)가 표시된다. 이 관례는 전적으로 미학과 형식적 실용성의 문제이다. 드물게 사용되는 넓은 형식의 주기율표는 란타넘족과 악티늄족을 표의 6주기와 7주기 부분으로 적절한 위치에 삽입한다.

 d-구역 원소 

 루테튬 

루테튬 ()은 원소 기호 Lu와 원자 번호 71을 가진 화학 원소이다. 란타넘족 계열의 마지막 원소이며, 란타넘족 수축과 함께 루테튬의 가장 높은 굳기나 밀도와 같은 여러 중요한 특성을 설명한다. 주기율표의 F-구역에 위치하는 다른 란타넘족 원소와 달리, 이 원소는 D-구역에 있다. 그러나 란타넘은 때때로 d-구역 란타넘족 위치에 놓이기도 한다. 화학적으로 루테튬은 전형적인 란타넘족 원소이다. 유일하게 흔한 산화 상태는 +3으로, 산화물, 할로젠화물 및 기타 화합물에서 볼 수 있다. 수용액에서 다른 후기 란타넘족 원소의 화합물처럼 용해성 루테튬 화합물은 아홉 개의 물 분자와 복합체를 형성한다.

루테튬은 1907년 프랑스 과학자 조르주 위르뱅, 오스트리아 광물학자 카를 아우어 폰 벨스바흐 남작, 미국 화학자 찰스 제임스가 독립적으로 발견했다. 이들 모두는 이전에 이터븀으로만 구성된 것으로 생각되었던 이터비아 광물에서 불순물로 루테튬을 발견했다. 발견 우선권에 대한 논쟁은 곧 발생했으며, 위르뱅과 폰 벨스바흐는 서로의 공개된 연구에 영향을 받아 결과를 발표했다고 비난했다. 명명권은 위르뱅이 자신의 결과를 먼저 발표했기 때문에 그에게 돌아갔다. 그는 새 원소의 이름을 루테슘으로 선택했지만 1949년에 원소 71의 철자가 루테튬으로 변경되었다. 1909년에 우선권은 마침내 위르뱅에게 주어졌고 그의 이름이 공식적인 이름으로 채택되었다. 그러나 폰 벨스바흐가 제안한 원소 71의 이름 카시오페움(또는 나중에 카시오피움)은 1950년대까지 많은 독일 과학자가 사용되었다. 다른 란타넘족 원소와 마찬가지로 루테튬은 전통적으로 "희토류" 분류에 포함되었던 원소 중 하나이다.

루테튬은 희귀하고 비싸기 때문에 특정 용도가 거의 없다. 예를 들어, 방사성 동위 원소 루테튬-176은 핵기술에서 운석의 연대를 측정하는 데 사용된다. 루테튬은 일반적으로 이트륨 원소와 함께 발생하며 때때로 금속 합금 및 다양한 화학 반응의 촉매로 사용된다. 177Lu-도타테이트는 신경내분비 종양에 대한 방사성 핵종 요법(참조: 핵의학)에 사용된다.

 하프늄 

하프늄은 기호 Hf와 원자 번호 72를 가진 화학 원소이다. 광택이 나는 은회색의 사원자가 전이 금속으로, 화학적으로 지르코늄과 유사하며 지르코늄 광물에서 발견된다. 그 존재는 1869년 드미트리 멘델레예프가 예측했다. 하프늄은 마지막 안정 동위 원소 원소로 발견되었다(그 이후 레늄이 2년 뒤에 확인되었다). 하프늄은 "코펜하겐"을 뜻하는 라틴어 이름인 Hafnia에서 이름을 따왔으며, 그곳에서 발견되었다.

하프늄은 필라멘트와 전극에 사용된다. 일부 반도체 제조 공정에서는 45 nm 이하의 특징 길이를 가진 집적 회로에 그 산화물을 사용한다. 특수 용도에 사용되는 일부 초합금은 나이오븀, 타이타늄 또는 텅스텐과 결합된 하프늄을 포함한다.

하프늄의 큰 중성자 포획 단면적은 원자력 발전소의 제어봉에서 중성자 흡수에 좋은 재료가 되지만, 동시에 원자로에 사용되는 중성자 투과성 내식성 지르코늄 합금에서 제거되어야 한다.

 탄탈럼 
{{본문|탄탈럼}

탄탈럼은 원소 기호 Ta와 원자 번호 73을 가진 화학 원소이다. 이전에는 탄탈륨으로 알려졌으며, 이름은 그리스 신화의 인물인 탄탈로스에서 유래했다. 탄탈럼은 희귀하고 단단하며 청회색의 광택이 나는 전이 금속으로, 부식에 매우 강하다. 이는 난융 금속 그룹의 일부이며, 합금의 미량 성분으로 널리 사용된다. 탄탈럼의 화학적 불활성은 실험실 장비에 귀중한 물질이자 백금의 대체물로 만들지만, 오늘날 주요 용도는 휴대 전화, DVD 플레이어, 비디오 게임 시스템 및 개인용 컴퓨터와 같은 전자 장비의 탄탈럼 축전기이다. 탄탈럼은 항상 화학적으로 유사한 나이오븀과 함께 탄탈라이트, 컬럼바이트 및 콜탄(컬럼바이트와 탄탈라이트의 혼합물) 광물에서 발견된다.

 텅스텐 

텅스텐, 또는 볼프람은 화학 기호 W와 원자 번호 74를 가진 화학 원소이다. 텅스텐이라는 단어는 스웨덴어 "tung sten"에서 유래했으며, "무거운 돌"이란 뜻이다. 스웨덴에서는 회중석과 구별하기 위해 볼프람이라고 불리며, 회중석도 스웨덴어로는 텅스텐이라고 불리기도 한다.

표준 조건에서 순수한 상태일 때 단단하고 희귀한 금속인 텅스텐은 지구상에서 화학 화합물 형태로만 자연적으로 발견된다. 1781년에 새로운 원소로 확인되었고, 1783년에 금속으로 처음 분리되었다. 주요 광석으로는 철망간 중석과 회중석이 있다. 자유 원소는 특히 모든 합금되지 않은 금속 중에서 가장 높은 녹는점을 가지며, 탄소 다음으로 모든 원소 중에서 두 번째로 높은 녹는점을 가진다는 점에서 주목할 만하다. 또한 물보다 19.3배 높은 밀도도 주목할 만한데, 이는 우라늄과 금의 밀도와 비슷하며, 납보다 훨씬 높다(약 1.7배). 소량의 불순물이 포함된 텅스텐은 종종 취성을 띠며 단단하여 금속가공이 어렵다. 그러나 매우 순수한 텅스텐은 여전히 단단하지만 더 연성이 있고, 단단한 강철 쇠톱으로 자를 수 있다.

합금되지 않은 원소 형태는 주로 전기 응용 분야에 사용된다. 텅스텐의 많은 합금은 수많은 응용 분야를 가지며, 특히 백열 전구 필라멘트, 엑스선관(필라멘트와 표적 모두), TIG 용접의 전극, 및 초합금에 사용된다. 텅스텐의 굳기와 높은 밀도는 관통 발사체와 같은 군사 응용 분야에 사용된다. 텅스텐 화합물은 산업적으로 촉매로 가장 자주 사용된다.

텅스텐은 생체분자에서 발견되는 것으로 알려진 세 번째 전이 금속 계열의 유일한 금속이며, 일부 박테리아 종에서 사용된다. 이는 알려진 모든 생명체가 사용하는 가장 무거운 원소이다. 텅스텐은 몰리브데넘 및 구리 대사를 방해하며, 동물에게는 다소 유독하다.

 레늄 

레늄은 원소 기호 Re와 원자 번호 75를 가진 화학 원소이다. 은백색의 무겁고 3주기 전이 금속이며, 7족에 속한다. 추정 평균 농도는 1 ppb로, 레늄은 지구의 지각에서 가장 희귀한 원소 중 하나이다. 자유 원소는 모든 원소 중에서 세 번째로 높은 녹는점과 가장 높은 끓는점을 가진다. 레늄은 화학적으로 망가니즈와 유사하며, 몰리브데넘과 구리 광석의 추출 및 정제 부산물로 얻어진다. 레늄은 화합물에서 -1부터 +7까지 다양한 산화수를 보인다.

1925년에 발견된 레늄은 마지막으로 발견된 안정 원소이다. 유럽의 라인강의 이름을 따서 명명되었다.

니켈 기반 레늄 초합금은 제트 엔진의 연소실, 터빈 블레이드, 배기 노즐에 사용되며, 이 합금은 최대 6%의 레늄을 포함하고 있어 제트 엔진 건설이 이 원소의 가장 큰 단일 용도이며, 화학 산업의 촉매 용도가 다음으로 중요하다. 수요 대비 낮은 가용성 때문에 레늄은 가장 비싼 금속 중 하나이며, 2011년 8월 기준 평균 가격은 킬로그램당 약 US$4,575 (트로이 온스당 US$142.30)이다. 또한 고성능 군용 제트 및 로켓 엔진에 사용되어 전략적으로 중요한 군사적 중요성을 가진다.

 오스뮴 

오스뮴은 원소 기호 Os와 원자 번호 76을 가진 화학 원소이다. 단단하고 부서지기 쉬운 청회색 또는 청흑색의 백금족전이 금속이며, 밀도가 로 자연적으로 발생하는 원소 중 가장 밀도가 높다(이리듐보다 약간 높고 납의 두 배). 자연에서는 주로 백금 광석에서 합금 형태로 발견된다. 백금, 이리듐 및 기타 백금족 금속과의 합금은 만년필 펜촉, 전기 접점 및 극한의 내구성과 굳기가 필요한 기타 응용 분야에 사용된다.

 이리듐 

이리듐은 원자 번호 77을 가진 화학 원소이며 기호 Ir로 표시된다. 매우 단단하고 부서지기 쉬운 은백색의 백금족전이 금속인 이리듐은 두 번째로 밀도가 높은 원소(오스뮴 다음)이며, 2000 °C의 고온에서도 가장 부식에 강한 금속이다. 특정 용융 염과 할로젠만이 고체 이리듐에 부식성이 있지만, 미세하게 분쇄된 이리듐 가루는 훨씬 더 반응성이 높고 가연성이 있을 수 있다.

이리듐은 1803년 천연 백금의 불용성 불순물 중에서 발견되었다. 주요 발견자인 스미스슨 테넌트는 그 염의 놀랍고 다양한 색상 때문에 무지개의 의인화인 여신 이리스의 이름을 따서 이리듐이라고 명명했다. 이리듐은 지구의 지각에서 가장 희귀한 원소 중 하나이며, 연간 생산량과 소비량은 3 미터톤에 불과하다. 과 은 이리듐의 유일한 두 가지 천연 동위 원소이자 유일한 안정 동위 원소이며, 후자가 두 가지 중 더 풍부하다.

사용되는 가장 중요한 이리듐 화합물은 염소와 형성하는 염과 산이지만, 이리듐은 산업 촉매 반응 및 연구에 사용되는 여러 유기금속 화합물도 형성한다. 이리듐 금속은 고온에서 높은 부식 저항성이 필요할 때, 예를 들어 고급 점화 플러그, 고온에서 반도체의 재결정화를 위한 도가니, 클로르알칼리 공정에서 염소 생산을 위한 전극 등에 사용된다. 이리듐 방사성 동위 원소는 일부 방사성동위원소 열전기 발전기에 사용된다.

이리듐은 운석에서 지구 지각의 평균 존재비보다 훨씬 높은 존재비로 발견된다. 이러한 이유로 백악기-고진기 경계의 점토층에서 이리듐의 비정상적으로 높은 존재비는 거대한 외계 물체의 충돌이 66 백만 년 전 공룡과 다른 많은 종의 멸종을 야기했다는 알바레스 가설을 낳았다. 지구 전체의 이리듐 양은 지각 암석에서 관찰되는 것보다 훨씬 많다고 생각되지만, 다른 백금족 금속과 마찬가지로 이리듐의 높은 밀도와 철과 결합하는 경향으로 인해 지구가 젊고 아직 녹아 있을 때 대부분의 이리듐이 지각 아래로 가라앉았다.

 백금 

백금은 원소 기호 Pt와 원자 번호 78을 가진 화학 원소이다.

그 이름은 "작은 은"으로 문자적으로 번역되는 스페인어 용어 platina에서 유래했다. 밀도가 높고 연성, 전성, 귀금속인 회백색 전이 금속이다.

백금은 6가지 천연 동위 원소를 가진다. 지구 지각에서 가장 희귀한 원소 중 하나이며 평균 존재비는 약 5 μg/kg이다. 반응성이 가장 낮은 금속이다. 일부 니켈 및 구리 광석과 함께 일부 천연 광상에서 발견되며, 주로 남아프리카에서 생산되며 전 세계 생산량의 80%를 차지한다.

백금족 원소의 구성원이자 10족의 구성원으로서 백금은 일반적으로 비활성이다. 고온에서도 부식에 대한 탁월한 저항성을 보이며, 따라서 귀금속으로 간주된다. 결과적으로 백금은 종종 화학적으로 결합되지 않은 천연 백금으로 발견된다. 다양한 강가의 충적층에서 자연적으로 발생하기 때문에 콜럼버스 이전 남아메리카 원주민이 유물을 만드는 데 처음 사용되었다. 16세기 초부터 유럽 문헌에 언급되었지만, 안토니오 데 울로아가 1748년에 콜롬비아산 신금속에 대한 보고서를 발표한 후에야 과학자의 조사를 받게 되었다.

백금은 디젤 산화 촉매장치, 실험실 장비, 전기 접점 및 전극, 백금 저항 온도계, 치의학 장비 및 보석류에 사용된다. 연간 생산량이 수백 미터톤에 불과하기 때문에 희귀한 물질이며 매우 귀하다. 중금속이기 때문에 염에 노출되면 건강 문제를 일으키지만, 내식성 때문에 일부 금속만큼 독성이 강하지는 않다. 그 화합물, 특히 시스플라틴은 특정 유형의 암에 대한 화학요법에 적용된다.

 금 

금은 밀도가 높고 부드러우며 빛나고 연성이 있으며 전성이 있는 금속이다. 원소 기호 Au와 원자 번호 79를 가진 화학 원소이다.

순금은 전통적으로 매력적으로 여겨지는 밝은 노란색과 광택을 가지며, 공기나 물에서 산화되지 않고 이 특성을 유지한다. 화학적으로 금은 전이 금속이며 11족 원소이다. 표준 조건에서 고체 상태인 가장 반응성이 낮은 화학 원소 중 하나이다. 따라서 이 금속은 종종 금덩이 또는 암석, 광맥 및 충적층에서 알갱이 형태로 자유 원소(천연) 형태로 발견된다. 덜 흔하게는 일반적으로 텔루륨과 함께 금 화합물 형태로 광물에서 발견된다.

금은 개별 산에는 저항하지만, 금을 녹이기 때문에 왕수(니트로-염산)에 녹을 수 있다. 금은 또한 사이안화물의 알칼리성 용액에도 녹으며, 이는 채광에 사용되어 왔다. 금은 수은에 녹아 아말감 합금을 형성한다. 금은 질산에는 녹지 않는데, 질산은 은과 비금속을 녹이며, 이 특성은 오랫동안 품목에 금의 존재를 확인하는 데 사용되어 왔으며, 이는 시금석이라는 용어를 낳았다.

금은 기록된 역사가 시작되기 오래 전부터 주화, 보석 및 기타 예술품에 귀중하고 매우 탐나는 귀금속이었다. 금본위제는 인간 역사 전반에 걸쳐 통화 정책의 일반적인 기반이었으며, 1930년대부터 법정 통화로 대체되었다. 미국에서는 마지막 금 증서 및 금화 통화가 1932년에 발행되었다. 유럽에서는 대부분의 국가가 1914년 제1차 세계 대전이 시작되면서 금본위제를 떠났고, 막대한 전쟁 부채로 인해 금을 교환 매체로 되돌리는 데 실패했다.

2009년 현재 인류 역사상 총 165,000 미터톤의 금이 채굴되었다. 이는 약 53억 트로이 온스 또는 부피로 약 8500 m3, 즉 한 변의 길이가 20.4 m인 정육면체와 거의 동일하다. 새로 생산된 금의 세계 소비량은 보석류에서 약 50%, 투자에서 40%, 산업에서 10%이다.

금은 광범위한 통화 및 상징적 기능 외에도 치의학, 일렉트로닉스 및 기타 분야에서 많은 실용적인 용도를 가진다. 높은 연성, 전성, 부식 및 대부분의 다른 화학 반응에 대한 저항성, 전도성은 전선, 유색 유리 생산, 심지어 금박 섭취를 포함한 금의 많은 용도를 이끌어냈다.

지구상의 대부분의 금은 지구의 핵에 존재하며, 금속의 높은 밀도로 인해 지구가 어릴 때 아직 녹아 있을 때 그곳으로 가라앉았다고 주장된다. 인류가 발견한 거의 모든 금은 나중에 이 원소를 포함한 운석에 퇴적된 것으로 간주된다. 이것은 선사 시대에 금이 지구 표면에 금덩이 형태로 나타난 이유를 설명한다고 한다.

 수은 

수은은 원소 기호 Hg와 원자 번호 80을 가진 화학 원소이다. 또한 수은 또는 히드라기룸(< 그리스어 "hydr-" 물과 "argyros" 은)으로도 알려져 있다. 무겁고 은색의 D-구역 원소인 수은은 표준 조건에서 액체 상태인 유일한 금속이다. 이러한 조건에서 액체 상태인 다른 유일한 원소는 브로민이지만, 세슘, 프랑슘, 갈륨, 루비듐과 같은 금속은 실온 바로 위에서 녹는다. 어는점은 −38.83 °C이고 끓는점은 356.73 °C로, 수은은 모든 금속 중에서 액체 상태 범위가 가장 좁은 원소 중 하나이다.

수은은 전 세계적으로 주로 진사(황화수은) 형태로 매장되어 있다. 붉은색 안료인 주색은 대부분 진사에서 환원하여 얻어진다. 진사는 섭취 또는 먼지 흡입 시 독성이 강하다. 수은 중독은 수은의 수용성 형태(염화수은 또는 메틸수은)에 노출되거나, 수은 증기를 흡입하거나, 수은에 오염된 해산물을 섭취하여 발생할 수도 있다.

수은은 온도계, 기압계, 마노미터, 혈압계, 플로트 밸브, 수은 스위치 및 기타 장치에 사용되지만, 원소의 독성에 대한 우려로 인해 수은 온도계 및 혈압계는 임상 환경에서 에탄올 충전, 갈린스탄 충전, 디지털 또는 서미스터 기반 기기로 대체되는 추세이다. 과학 연구 응용 분야 및 치의학용 아말감 재료에는 여전히 사용된다. 조명에 사용되는데, 인광체 튜브에서 수은 증기를 통과하는 전기는 단파 자외선을 생성하고, 이는 인광체가 형광을 발하게 하여 가시광선을 만든다.

 p-구역 원소 

 탈륨 

탈륨은 원소 기호 Tl과 원자 번호 81을 가진 화학 원소이다. 이 부드러운 회색의 다른 금속은 주석과 유사하지만 공기에 노출되면 변색된다. 두 화학자 윌리엄 크룩스와 클로드-오귀스트 라미는 1861년에 새로 개발된 불꽃 분광법으로 독립적으로 탈륨을 발견했다. 두 사람 모두 황산 생산 잔류물에서 새로운 원소를 발견했다.

탈륨 생산량의 약 60~70%는 전자공업에 사용되며, 나머지는 제약산업과 유리 제조에 사용된다. 또한 적외선 검출기에도 사용된다. 탈륨은 매우 유독하며 쥐약과 살충제에 사용되었다. 그 비선택적 독성 때문에 많은 국가에서 사용이 줄어들거나 금지되었다. 모살에 사용되었기 때문에 탈륨은 "독살자의 독"과 "상속 가루"(비소와 함께)라는 별명을 얻었다.

 납 

납은 탄소족의 주요 원소로, 기호 Pb(라틴어 plumbum에서 유래)와 원자 번호 82를 가진다. 납은 부드럽고 연성이 있는 다른 금속이다. 또한 중금속 중 하나로도 분류된다. 금속 납은 새로 잘랐을 때는 푸른빛을 띠는 흰색을 띠지만, 공기에 노출되면 곧 무딘 회색으로 변색된다. 녹아 액체 상태가 되면 빛나는 크롬-은색 광택을 띤다.

납은 건축, 납 축전지, 탄알 및 산탄, 무게추, 땜납, 퓨터, 가융 합금 및 방사선 차폐의 일부로 사용된다. 납은 모든 안정 원소 중 원자 번호가 가장 높지만, 다음으로 높은 원소인 비스무트는 반감기가 매우 길어(우주의 나이보다 훨씬 길다) 안정하다고 간주될 수 있다. 4가지 안정 동위 원소는 82개의 양성자를 가지며, 이는 원자핵의 핵 껍질 모형에서 마법수이다.

납은 특정 노출 수준에서 동물과 인간에게 독성 물질이다. 신경계를 손상시키고 뇌 질환을 유발한다. 과도한 납은 포유류의 혈액 질환도 유발한다. 수은과 마찬가지로 납은 신경독으로 연조직과 뼈에 모두 축적된다. 납 중독은 고대 로마, 고대 그리스, 고대 중국에서부터 기록되어 왔다.

 비스무트 

비스무트는 원소 기호 Bi와 원자 번호 83을 가진 화학 원소이다. 삼원자 다른 금속인 비스무트는 화학적으로 비소 및 안티모니와 유사하다. 원소 비스무트는 자연적으로 순수한 상태로 존재할 수 있지만, 그 황화물과 산화물은 중요한 상업용 광석을 형성한다. 자유 원소는 납 밀도의 86%를 차지한다. 새로 만들어졌을 때는 은백색의 부서지기 쉬운 금속이지만, 표면 산화물로 인해 공기 중에서 종종 분홍색을 띤다. 비스무트 금속은 고대부터 알려져 왔지만, 18세기까지는 종종 납과 주석과 혼동되었는데, 이들은 각각 비스무트의 일부 물리적 특성을 가진다. 어원은 불확실하지만, "안티모니의 특성을 가진"이라는 아랍어 또는 "하얀 덩어리"를 의미하는 독일어 또는 에서 유래했을 수 있다.

비스무트는 모든 금속 중에서 자연적으로 가장 반자성이 강하며, 수은만이 더 낮은 열전도도를 가진다.

비스무트는 고전적으로 원자 질량 면에서 가장 무거운 자연적으로 발생하는 안정 원소로 간주되어 왔다. 그러나 최근에는 매우 미세하게 방사성을 띠는 것으로 밝혀졌다. 유일한 원시 동위 원소인 비스무트-209는 알파 붕괴를 통해 탈륨-205로 붕괴하며, 그 반감기는 예상 우주의 나이의 10억 배 이상이다.

비스무트 화합물(비스무트 생산량의 약 절반을 차지)은 화장품, 안료, 일부 의약품에 사용된다. 비스무트는 중금속치고는 독성이 비정상적으로 낮다. 최근 몇 년간 납의 독성이 더욱 명확해짐에 따라, 납 대체물로서 비스무트 금속의 합금 용도(현재 비스무트 생산량의 약 1/3)는 비스무트의 상업적 중요성에서 점점 더 큰 부분을 차지하고 있다.

 폴로늄 

폴로늄은 원소 기호 Po와 원자 번호 84를 가진 화학 원소로, 1898년 마리 스클로도프스카 퀴리와 피에르 퀴리가 발견했다. 희귀하고 매우 방사성인 원소로, 화학적으로 비스무트 및 텔루륨과 유사하며, 우라늄광석에서 발견된다. 폴로늄은 우주선 가열에 사용될 가능성을 위해 연구되어 왔다. 불안정하기 때문에 모든 폴로늄 동위 원소는 방사성이다. 폴로늄이 전이후 금속인지 준금속인지에 대해서는 의견이 엇갈린다.

 아스타틴 

아스타틴은 기호 At와 원자 번호 85를 가진 방사성화학 원소이다. 지구상에서는 더 무거운 원소의 붕괴 결과로만 존재하며, 빠르게 붕괴되기 때문에 주기율표의 상위 이웃 원소보다 이 원소에 대해 알려진 것이 훨씬 적다. 이전 연구에서는 이 원소가 주기적인 경향을 따르며, 알려진 가장 무거운 할로젠으로, 가벼운 할로젠보다 높은 녹는점과 끓는점을 가진다는 것을 보여주었다.

최근까지 아스타틴의 대부분의 화학적 특성은 다른 원소와의 비교를 통해 추론되었다. 그러나 중요한 연구는 이미 수행되었다. 아스타틴과 아이오딘의 주요 차이점은 HAt 분자가 화학적으로 할로젠화물보다는 수소화물이라는 점이다. 그러나 가벼운 할로젠과 유사하게, 금속과 이온성 아스타타이드를 형성하는 것으로 알려져 있다. 비금속과의 결합은 양의 산화수를 초래하며, +1은 모노할로젠화물 및 그 유도체로 가장 잘 묘사되는 반면, 더 높은 산화수는 산소 및 탄소와의 결합으로 특징지어진다. 아스타틴 플루오라이드를 합성하려는 시도는 실패로 끝났다. 두 번째로 수명이 긴 아스타틴-211은 의학에서 알파 방출체로 유용하게 사용되는 유일한 상업적 용도를 찾았다. 그러나 극히 소량만 사용되며, 더 많은 양에서는 매우 위험한데, 이는 강하게 방사성이기 때문이다.

아스타틴은 1940년 캘리포니아 대학교 버클리에서 데일 R. 코슨, 케네스 로스 매켄지, 에밀리오 지노 세그레가 처음으로 생산했다. 3년 후 자연에서 발견되었지만, 주어진 시간에 28그램(1온스) 미만으로 추정되는 양으로, 아스타틴은 초우라늄 원소가 아닌 지구 지각에서 가장 적게 존재하는 원소이다. 아스타틴 동위 원소 중 4개(질량수 215, 217, 218, 219)는 더 무거운 원소의 붕괴 결과로 자연에 존재하지만, 가장 안정한 아스타틴-210과 산업적으로 사용되는 아스타틴-211은 그렇지 않다.

 라돈 

라돈은 기호 Rn과 원자 번호 86을 가진 화학 원소이다. 방사성이며, 무색, 무취, 무미의 비활성 기체로, 우라늄 또는 토륨의 붕괴 생성물로 자연적으로 발생한다. 가장 안정한 222Rn 동위 원소는 3.8일의 반감기를 가진다. 라돈은 정상 조건에서 기체로 남아있는 가장 밀도가 높은 물질 중 하나이다. 또한 정상 조건에서 방사성인 유일한 기체이며, 그 방사능 때문에 건강 위험으로 간주된다. 강렬한 방사능은 또한 라돈의 화학 연구를 방해했으며, 알려진 화합물은 거의 없다.

라돈은 우라늄과 토륨의 정상적인 방사성 붕괴 사슬의 일부로 형성된다. 우라늄과 토륨은 지구가 형성된 이래로 존재해 왔으며, 가장 흔한 동위 원소는 매우 긴 반감기(140억 5천만 년)를 가진다. 우라늄과 토륨, 라듐, 라돈은 현재와 거의 동일한 농도로 수백만 년 동안 계속 존재할 것이다. 라돈의 방사성 기체가 붕괴함에 따라 라돈 딸 원소 또는 붕괴 생성물이라는 새로운 방사성 원소를 생성한다. 라돈 딸 원소는 고체이며 공기 중의 먼지 입자와 같은 표면에 달라붙는다. 오염된 먼지를 흡입하면 이 입자가 폐의 기도에 달라붙어 폐암 발병 위험을 높일 수 있다.

라돈은 이온화 방사선에 대한 대중의 노출 대부분을 차지한다. 이는 종종 개인의 자연방사선 선량에 가장 큰 단일 기여자이며, 위치에 따라 가장 가변적이다. 자연적인 원천의 라돈 기체는 건물, 특히 다락방과 지하실과 같은 밀폐된 공간에 축적될 수 있다. 또한 일부 샘물과 온천에서도 발견될 수 있다.

역학 연구는 고농도의 라돈 흡입과 폐암 발생률 사이에 명확한 연관성을 보여주었다. 따라서 라돈은 전 세계적으로 실내 공기질에 영향을 미치는 중요한 오염 물질로 간주된다. 미국 환경보호청에 따르면 라돈은 담배 흡연 다음으로 두 번째로 흔한 폐암의 원인이며, 미국에서 연간 21,000명의 폐암 사망자를 유발한다. 이 중 약 2,900명은 흡연 경험이 없는 사람이다. 라돈은 폐암의 두 번째로 흔한 원인이지만, EPA 추정치에 따르면 비흡연자 사이에서는 첫 번째 원인이다.

 생물학적 역할 
6주기 원소 중 텅스텐과 초기 란타넘족만이 유기체(포유류는 아님)에서 어떤 생물학적 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 금, 백금, 수은 및 가돌리늄과 같은 일부 란타넘족 원소는 의약품으로 응용된다.

 독성 
6주기 원소의 대부분은 독성이 있으며(납 등) 중금속 중독을 유발한다. 프로메튬, 폴로늄, 아스타틴, 라돈은 방사성이며, 따라서 방사성 위험을 초래한다.

 내용주 

 각주 

분류:주기율표 주기