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백연 (화합물)

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목차

1. 개요

백연은 납의 탄산염으로, 유화용 안료로 사용되는 화합물이다. 기원전 300년경 테오프라스토스에 의해 제조법이 처음 묘사되었으며, 이후 네덜란드 방식의 제조법이 발전했다. 백연은 건조성이 우수하고 접착력이 뛰어나지만, 황 화합물과 혼합 시 흑변하며 독성이 있어 주의가 필요하다. 예술적 사용에서는 티타늄 화이트로 대체되었으며, 과거에는 영국 해군 선박의 도장에 사용되기도 했다. 백연 화합물은 윤활유 첨가제나 유성 건조제로 사용되기도 하며, 다양한 동의어를 가지고 있다.

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백연 (화합물) - [화학 물질]에 관한 문서
기본 정보
염기성 탄산 납
염기성 탄산 납
IUPAC 이름해당 없음
다른 이름염기성 탄산 납
화학식2PbCO₃·Pb(OH)₂
몰 질량775.633 g/mol
외형흰색 가루
용해도해당 없음
위험성
주요 위험납 중독
인화점해당 없음
자연 발화점해당 없음
식별자
CAS 등록번호1319-46-6
ChemSpider ID14148
EINECS215-290-6
UNIIWDF96425HV
PubChem14834
표준 InChI1S/2CH2O3.2H2O.3Pb/c2*2-1(3)4;;;;;/h2*(H2,2,3,4);2*1H2;;;/q;;;;3*+2/p-6
표준 InChIKeyRYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H
SMILESC(=O)([O-])[O-].C(=O)([O-])[O-].[OH-].[OH-].[Pb+2].[Pb+2].[Pb+2]

2. 역사

백연 제조법은 기원전 300년경 에레소스의 테오프라스토스[9]가 ''돌에 관하여''라는 저서에서 처음으로 기술했다. 테오프라스토스의 제조법은 이후 화학 및 연금술 관련 문헌에서 여러 차례 반복되어 언급되었다. 백연은 주로 외용약이나 안료로 사용되었다.[10]

2. 1. 네덜란드 방식

오늘날 일반적으로 "네덜란드 방식"으로 알려진 백연 제조법은 기원전 300년경 에레소스의 테오프라스토스[9]가 쓴 암석 또는 광물에 관한 짧은 저서인 ''돌에 관하여'' 또는 ''돌의 역사''에 처음 묘사되었다. 그의 제조법은 화학 및 연금술 문헌의 많은 저술가들에 의해 역사적으로 반복되었다. cerussa의 용도는 외용약 및 안료로 묘사되었다.[10]

클리포드 다이어 홀리는 그의 저서 ''납 및 아연 안료''에서 테오프라스토스의 ''돌의 역사''를 다음과 같이 인용한다.[11]

> 납을 날카로운 식초 위에 흙 그릇에 놓고, 약 10일 정도 지나면 일종의 녹이 두껍게 생기는데, 그릇을 열어 긁어내면 일종의 오물이 됩니다. 그런 다음 다시 식초 위에 납을 놓고 긁어내는 과정을 반복하여 완전히 용해될 때까지 반복합니다. 긁어낸 것을 가루로 빻아 오랫동안 끓이면 마침내 그릇 바닥에 가라앉는 것이 백연입니다.[12]

이후 네덜란드 방식에 대한 설명은 금속 납을 얇은 버클 형태로 주조하여 이산화 탄소가 있는 상태에서 아세트산으로 부식시키는 것을 포함한다. 이것은 약간의 식초 (아세트산 함유)가 담긴 냄비 위에 놓아 수행되었다. 이것들을 쌓아 올려 썩은 똥과 사용한 무두질 껍질의 혼합물로 덮어 CO2를 공급하고 6주에서 14주 동안 방치했는데, 이때 파란색-회색 납은 백연으로 부식되었다. 그런 다음 냄비를 분리대로 가져가 긁고 빻아 백연을 버클에서 제거했다. 가루는 건조되어 출하를 위해 포장되거나 페이스트 형태로 출하되었다.[13] 이 과정의 한 가지 장점은 백연 페이스트의 물을 제거하기 위해 건조할 필요가 없다는 것이었다. 아마인유로 페이스트를 제분하기만 하면 백연이 오일을 흡수하고 잔여 물을 배출하여 유성 백연을 얻을 수 있었다.

3. 특징

백연은 유화용 안료로 사용되며, 유화 모델링 등에 활용된다. 백연의 성분인 납은 촉매로 작용하여 건성유의 산화 중합을 촉진한다. 또한 물감화에 필요한 유량이 적어 유화의 영향을 덜 받기 때문에 건조성이 좋다. 도막의 상도 및 하층에 대한 접착성이 우수하고 균열 발생도 적다. 이러한 성질은 백연 결정이 판상 구조를 가지며, 도막 내에서 층상으로 배열되기 때문으로 알려져 있다. 카드뮴 옐로우나 울트라마린 등과 혼색해도 대부분 문제가 없지만, 황 화합물과 혼합하면 흑변할 수 있다. 수성 물감에서는 황 성분을 차단하기 어렵기 때문에 백연은 수성 물감에 적합하지 않다. 백연은 독성이 있으므로 장기간 피부 등을 통해 섭취하지 않도록 주의해야 한다.

클렘니츠 백으로 알려진 납백은 클렘니츠법으로 제조된다. 그러나 이 방법으로 만든 납백은 물감화하면 튜브 안에서 덩어리가 지는 경향이 있고, 백색도도 떨어진다. 1955년경부터 일본에서는 새로운 제조법인 "전기 분해법"이 채용되었다(미쓰이 금속[21]). 이 방법은 99.998%의 고순도 전기 납을 사용하며, 전해액에 탄산 가스를 주입하고 전기 분해를 연속적으로 진행하는 등 현대적인 설비를 통해 제조된다. 이렇게 생산된 납백은 균질하고 백색도가 높으며, 국산 납백 물감의 주요 안료로 사용된다. White Lead[22]라고도 한다.

납백은 인간의 미백 피부색과 유사한 발색을 보여 매우 아름답게 여겨진다. 르누아르를 비롯한 많은 화가들이 여성의 피부를 묘사할 때 백연을 사용했으며, 동서양을 막론하고 화장용 분의 발색 성분으로도 널리 사용되었다. 그러나 백연의 독성으로 인한 중독 사례가 끊이지 않았음에도 불구하고, 사용 금지 조치 이후에도 여전히 사용되었다.

4. 용도

납 비누로 알려진 백연 화합물은 베어링 및 기계 공장의 윤활유 첨가제로 사용되었다.[7] 납 비누는 건성유로 만든 페인트나 알키드 수지로 만든 공기 건조 페인트의 유성 건조제로도 사용되었다. 납은 종종 코발트 건조제와 함께 사용되며, 이러한 페인트에서 납을 대체하기 위해 납이 없는 대체품이 개발되었다.

탄산연백과 아마인유로 구성된 ''Dutch Boy Paint'' 통


백색 연백은 예술적 사용에서 티타늄 화이트로 대체되었는데, 티타늄 화이트는 연백보다 훨씬 더 높은 착색력을 가지고 있다.[14] 비평가들은 산화 아연 및 이산화 티타늄과 같은 대체 물질이 더 반응성이 높고 부서지기 쉬우며 벗겨질 수 있다고 주장한다.[15][16] 오늘날 화가들은 연백을 덜 사용하는데, 이는 직접적인 독성 때문이 아니라 다른 맥락에서의 독성으로 인해 연백을 충분한 양으로 얻기 어렵게 만드는 무역 제한 때문이다.[17] 영국의 페인트 회사인 윈저 앤 뉴턴(Winsor & Newton)은 2014년에 튜브 형태로 플래이크 화이트를 판매하는 것이 제한되었으며, 현재는 150ml 틴으로만 판매해야 한다.[18]

18세기에는 연백 페인트가 영국 해군 선박의 선체와 바닥을 재도장하고, 목재를 방수 처리하며 선충의 침입을 제한하는 데 일상적으로 사용되었다.[19]

현재는 유화용 안료로 사용되고 있으며, 유화의 모델링 등에 활용된다. 성분인 납이 촉매로 작용하여 전시재인 건성유의 산화 중합을 촉진하고, 물감화에 필요한 유량이 적어 유화의 영향을 받기 어려운 점 등의 이유로 건조성이 좋다. 도막의 상도 및 하층에 대한 접착성이 좋고 균열 발생도 적다. 이러한 성질은 납백의 결정이 판상이며 도막에 층상으로 배열되기 때문으로 생각된다. 카드뮴 옐로우나 울트라마린 등과 혼색해도 대개는 문제를 일으키지 않지만, 황 화합물과 혼합하면 흑변할 가능성이 있다. 수성 물감에서는 황 성분을 차단할 수 없으므로 수성 물감에는 적합하지 않다. 독성이 있으므로 장기간에 걸친 피부 등을 통한 섭취에는 주의해야 한다.

클렘니츠 백으로 유명한 납백은 클렘니츠법으로 얻어지지만, 물감화하면 튜브 안에서 조립이 된다. 또한 백색도도 최고는 아니다. 1955년경부터 일본에서 "전기 분해법"이라는 새로운 제법이 채용되었다(미쓰이 금속[21]). 99.998%라는 순도가 높은 전기 납을 사용하여 전해액 중에 탄산 가스를 불어넣고 전기 분해를 연속 조작하는 등 근대 설비로 제조한다. 이 납백은 균질하고 백색도도 높으며, 국산 납백 물감을 지탱하는 안료이다. White Lead[22]라고도 한다.

납백의 발색은 인간의 미백 피부 색채와 유사하여 매우 아름답게 보이기 때문에, 르누아르 등 여성의 피부를 그리는 데에 다용한 화가가 많았고, 동서양을 막론하고 인간이 피부에 바르는 분의 발색 성분으로 사용되었다. 그러나 독성으로 인한 중독자도 끊이지 않았으며, 금지된 후에도 여전히 사용되었다.

5. 대체 안료

티타늄 화이트는 연백보다 착색력이 훨씬 높아 예술적 사용에서 백색 연백을 대체하였다.[14] 그러나 산화 아연 및 이산화 티타늄과 같은 대체 물질은 반응성이 더 높고, 부서지기 쉬우며, 벗겨질 수 있다는 비평도 있다.[15][16] 오늘날 화가들은 연백을 덜 사용하는데, 이는 직접적인 독성 때문이 아니라 다른 맥락에서의 독성으로 인해 충분한 양의 연백을 얻기 어려운 무역 제한 때문이다.[17] 영국의 페인트 회사인 윈저 앤 뉴턴은 2014년에 튜브 형태로 플래이크 화이트를 판매하는 것을 제한받았으며, 현재는 150ml 틴으로만 판매해야 한다.[18]

18세기에는 연백 페인트가 영국 해군 선박의 선체와 바닥을 재도장하고, 목재를 방수 처리하며 선충의 침입을 제한하는 데 일상적으로 사용되었다.[19]

6. 관련 화합물

납 비누로 알려진 백연 화합물은 베어링 및 기계 공장의 윤활유 첨가제로 사용되었다.[7] 납 비누는 건성유로 만든 페인트나 알키드 수지로 만든 공기 건조 페인트의 유성 건조제로도 사용되었다. 납은 종종 코발트 건조제와 함께 사용된다. 이러한 페인트에서 납을 대체하기 위해 납이 없는 대체품이 개발되었다.

두 번째 염기성 탄산납은 의 화학식을 갖는 것으로 알려져 있다.[8]

7. 동의어

베를린 화이트, 크렘니츠 화이트, 더치 백연, 플레이크 화이트, 플레미시 화이트, 크렘스 화이트, 런던 화이트, 안료 백색 1, 로마 화이트, 실버 화이트, 슬레이트 화이트, 비엔나 화이트 등이 있다.[20]

참조

[1] 서적 Inorganic Chemistry Elsevier
[2] 문서 see mineral hydration
[3] 간행물 Lead Poisoning in a Historical Perspective http://rachel.org/fi[...] 2000-09
[4] 간행물 Lead Compounds
[5] 서적 Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Academic Press
[6] 서적 Inorganic Chemistry Elsevier
[7] 서적 Lubricating Greases Their Manufacture And Use https://archive.org/[...] Reinhold Publishing Corporation
[8] 간행물 Synthetic hydrocerussite, 2PbCO3·Pb(OH)2, by X-ray powder diffraction 2002
[9] 문서 A Short History of Chemistry
[10] 서적 The Story of Early Chemistry https://archive.org/[...] D. Appleton
[11] 문서 History of Stones
[12] 서적 The Lead and Zinc Pigments https://archive.org/[...] John Wiley & Sons
[13] 웹사이트 Lead411.org http://www.lead411.o[...] 2008-04-03
[14] 서적 Artists' Pigments Oxford University Press
[15] 웹사이트 Zinc White: Problems in Oil Paint https://www.naturalp[...]
[16] 간행물 White zinc in Linseed Oil Paintings: Chemical, Mechanical and Aesthetic Aspects 2015
[17] 간행물 Epic of gossip (review of The Lives of Lucian Freud : Fame 1968-2011 by William Feaver 2020-09-05
[18] 웹사이트 Choosing a white in oil colour http://www.winsornew[...] 2014-10-18
[19] 서적 Captain James Cook Hodder and Stoughton
[20] 웹사이트 Lead white http://cameo.mfa.org[...] Museum of Fine Arts, Boston (Massachusetts) 2019-06-06
[21] 문서 絵具材料ハンドブック 中央公論美術出版社 1997-04
[22] 문서 絵画材料事典 美術出版社 1999-06
[23] 서적 Inorganic Chemistry Elsevier
[24] 간행물 Lead Poisoning in a Historical Perspective http://rachel.org/fi[...] September 2000


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