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5주기 원소

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목차

1. 개요

5주기 원소는 주기율표의 다섯 번째 주기 원소들을 통칭하며, 물리적 성질, 주요 원소 및 생물학적 역할을 포함한다. 이 주기는 마델룽 규칙의 예외가 많으며, 테크네튬, 프로메튬, 몰리브데넘, 아이오딘과 같은 원소들을 포함한다. 주요 원소로는 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브데넘(Mo), 테크네튬(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 아이오딘(I), 제논(Xe) 등이 있다. 이들 중 일부는 특정 산업 분야에서 중요한 역할을 하며, 생물학적 역할이 있는 원소도 존재한다. 아이오딘은 갑상선 호르몬 합성에 필수적이며, 몰리브데넘은 일부 박테리아의 질소 고정에 관여한다.

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5주기 원소
5주기 원소
5주기 원소
5주기 원소
원소
137 루비듐 (Rb)
238 스트론튬 (Sr)
339 이트륨 (Y)
440 지르코늄 (Zr)
541 나이오 ium (Nb)
642 몰리브데넘 (Mo)
743 테크네튬 (Tc)
844 루테늄 (Ru)
945 로듐 (Rh)
1046 팔라듐 (Pd)
1147 은 (Ag)
1248 카드뮴 (Cd)
1349 인듐 (In)
1450 주석 (Sn)
1551 안티모니 (Sb)
1652 텔루륨 (Te)
1753 아이오딘 (I)
1854 제논 (Xe)

2. 물리적 성질

5주기에는 안정한 동위원소가 없는 두 원소 중 하나인 테크네튬과 프로메튬이 납과 함께 존재한다. 또한, 알려진 생물학적 역할을 하는 가장 무거운 원소인 몰리브데넘과 아이오딘이 이 주기에 속한다.[1][2] 나이오븀은 모든 원소 중 가장 큰 자기 침투 깊이를 가진다.[3] 지르코늄은 지구 지각에서 가장 오래된 광물인 지르콘 결정의 주요 구성 요소이다. 로듐과 같은 후기 전이 금속은 반짝이는 성질 때문에 보석류에 흔히 사용된다.[4]

이 주기는 마델룽 규칙의 예외가 많이 나타나는 것으로 알려져 있다.

2. 1. 주요 원소 및 성질

다음 표는 제5주기 원소의 전자 배치를 나타낸다.

화학 원소블록전자 배치
37Rb루비듐s-블록[Kr] 5s1
38Sr스트론튬s-블록[Kr] 5s2
39Y이트륨d-블록[Kr] 4d1 5s2
40Zr지르코늄d-블록[Kr] 4d2 5s2
41Nb나이오븀d-블록[Kr] 4d4 5s1 (*)
42Mo몰리브데넘d-블록[Kr] 4d5 5s1 (*)
43Tc테크네튬d-블록[Kr] 4d5 5s2
44Ru루테늄d-블록[Kr] 4d7 5s1 (*)
45Rh로듐d-블록[Kr] 4d8 5s1 (*)
46Pd팔라듐d-블록[Kr] 4d10 (*)
47Ag은d-블록[Kr] 4d10 5s1 (*)
48Cd카드뮴d-블록[Kr] 4d10 5s2
49In인듐p-블록[Kr] 4d10 5s2 5p1
50Sn주석p-블록[Kr] 4d10 5s2 5p2
51Sb안티몬p-블록[Kr] 4d10 5s2 5p3
52Te텔루륨p-블록[Kr] 4d10 5s2 5p4
53I아이오딘p-블록[Kr] 4d10 5s2 5p5
54Xe제논p-블록[Kr] 4d10 5s2 5p6



(*) 마델룽 규칙의 예외

이 주기에는 안정한 동위원소가 없는 두 원소 중 하나인 테크네튬이 있고, 납과 함께 프로메튬이 있다. 또한, 알려진 생물학적 역할을 하는 가장 무거운 원소 중 하나인 몰리브데넘과 아이오딘이 있다.[1][2] 나이오븀은 모든 원소 중에서 가장 큰 자기 침투 깊이를 가진다.[3] 지르코늄은 현재 지구 지각에서 가장 오래된 것으로 알려진 광물인 지르콘 결정의 주요 구성 요소 중 하나이다. 로듐과 같은 많은 후기 전이 금속은 매우 반짝이기 때문에 보석류에 매우 흔하게 사용된다.[4]

3. s-블록 원소

루비듐 (Rb)과 스트론튬 (Sr)은 5주기 s-블록에 속하는 원소들이다.

루비듐은 알칼리 금속으로, 5개의 전자 껍질을 가지며, 전자 배치의 마지막 부분은 s1이다.[5] 칼륨보다는 반응성이 크지만 세슘보다는 작다.[6] 공기 중에서 쉽게 산화되어 산화 루비듐(Rb2O)으로 변한다.[7]

스트론튬은 알칼리 토금속으로, 루비듐처럼 5개의 전자 껍질 (에너지 준위)을 가지며, 5s 부껍질에 2개의 전자를 가진다. 물과 반응하여 수산화 스트론튬과 수소 기체를 생성하며, 공기 중에서 산화되어 노란색으로 변한다. 점화 시 강렬한 붉은 불꽃을 내며 연소한다.

3. 1. 루비듐 (Rb)

'''루비듐'''은 5주기에 위치한 최초의 원소이다. 루비듐은 알칼리 금속으로, 주기율표에서 가장 반응성이 큰 족에 속하며, 다른 알칼리 금속 및 다른 5주기 원소 모두와 유사한 특성을 지닌다. 예를 들어, 루비듐은 5개의 전자 껍질을 가지며, 이는 다른 모든 5주기 원소에서 발견되는 특성이지만, 전자 배치의 마지막 부분은 다른 모든 알칼리 금속과 유사하게 s1이다.[5] 루비듐은 또한 알칼리 금속에서 원자 번호가 증가함에 따라 반응성이 증가하는 경향을 따르며, 칼륨보다 반응성이 크지만 세슘보다는 작다. 또한, 칼륨과 루비듐은 점화될 때 거의 동일한 색상을 나타내므로 연구자들은 이 두 개의 1족 원소를 구별하기 위해 다른 방법을 사용해야 한다.[6] 루비듐은 다른 대부분의 알칼리 금속과 마찬가지로 공기 중에서 산화되기 매우 쉬우며, 쉽게 산화 루비듐으로 변환되는데, 이는 화학식 Rb2O를 갖는 노란색 고체이다.[7]

3. 2. 스트론튬 (Sr)

'''스트론튬'''은 주기율표의 5주기에 위치한 두 번째 원소이다. 알칼리 토금속에 속하지만, 알칼리 금속만큼 반응성이 크지는 않다. 루비듐처럼 5개의 전자 껍질 (에너지 준위)을 가지며, 마델룽 규칙에 따라 5s 부껍질에 2개의 전자를 가진다. 스트론튬은 부드러운 금속이며 물과 접촉하면 극도로 반응한다. 물과 반응하여 수산화 스트론튬과 수소 기체를 생성하며, 이 수소 기체는 빠르게 확산되어 공기 중으로 퍼진다. 또한, 스트론튬은 루비듐처럼 공기 중에서 산화되어 노란색으로 변한다. 점화하면 강렬한 붉은 불꽃으로 연소한다.

4. d-블록 원소

5주기 원소 중 d-블록 원소에는 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브데넘(Mo), 테크네튬(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd)이 있다. 이들은 대부분 전이 금속으로 분류되며, 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 한다.

원소주요 용도
이트륨(Y)텔레비전 음극선관(CRT) 디스플레이 및 LED에 사용되는 빨간색 형광체 제작
지르코늄(Zr)내화물, 불투명화제, 부식에 강한 합금제
나이오븀(Nb)합금 (특히 가스 파이프라인용 특수 강철)
몰리브데넘(Mo)고강도 강철 합금, 고압 및 고온 응용 분야, 안료, 촉매
테크네튬(Tc)핵의학 진단 검사
루테늄(Ru)내마모성 전기 접점, 후막 저항기, 백금 합금
로듐(Rh)자동차 3방식 촉매 변환기의 촉매
팔라듐(Pd)촉매 변환기, 자동차 배기가스 정화
은(Ag)높은 전기 전도율 및 열 전도율, 전기 접점, 전기 전도체, 거울, 화학 반응 촉매
카드뮴(Cd)니켈-카드뮴 전지, 카드뮴 텔루라이드 태양 전지 (독성으로 인해 사용 감소 추세)


4. 1. 이트륨 (Y)

'''이트륨'''(Y)은 원자 번호 39번의 화학 원소로, 은색의 금속성 전이 금속이다. 란타넘족과 화학적으로 유사하여 종종 "희토류 원소"로 분류된다.[8] 이트륨은 거의 항상 희토류 광물에서 란타넘족과 결합된 상태로 발견되며, 자연 상태에서는 자유 원소로 발견되지 않는다. 이트륨의 유일한 안정 동위 원소인 89Y는 자연에서 발생하는 유일한 동위 원소이기도 하다.

1787년, 칼 악셀 아레니우스는 스웨덴 예테르비 근처에서 새로운 광물을 발견하고 마을의 이름을 따서 ''이트바이트(gadolinite)''라고 명명했다. 1789년, 요한 가돌린은 아레니우스의 표본에서 이트륨의 산화물을 발견했고,[9] 안데르스 구스타프 에케베르크는 새로운 산화물을 ''이트리아(yttria)''라고 명명했다. 원소 이트륨은 1828년 프리드리히 뵐러에 의해 처음으로 분리되었다.[10]

이트륨의 가장 중요한 용도는 텔레비전 음극선관(CRT) 디스플레이 및 LED에 사용되는 빨간색 형광체를 만드는 것이다.[11] 그 외에도 전극, 전해질, 전자 필터, 레이저, 초전도체 생산, 다양한 의료 응용 분야, 그리고 다양한 재료의 특성을 향상시키기 위한 미량 원소로 사용된다. 이트륨은 알려진 생물학적 역할이 없으며, 이트륨 화합물에 노출되면 인간에게 폐 질환을 유발할 수 있다.[12]

4. 2. 지르코늄 (Zr)

'''지르코늄'''(Zr)은 원자 번호 40번의 화학 원소로, 광물 ''저어콘''에서 이름이 유래되었다. 원자량은 91.224이며, 티타늄과 비슷한 광택이 나는 회백색의 강한 전이 금속이다. 지르코늄은 주로 내화물 및 불투명화제로 사용되며, 부식에 강해 소량은 합금제로도 쓰인다. 주로 광물 저어콘에서 얻어진다.

지르코늄은 이산화 지르코늄과 지르코센 다이클로라이드 같은 다양한 무기 화학 및 유기금속 화합물을 형성한다. 자연에는 다섯 개의 동위 원소가 있으며, 이 중 세 개는 안정적이다. 지르코늄 화합물은 생물학적 역할은 알려져 있지 않다.

4. 3. 나이오븀 (Nb)

'''나이오븀'''(Niobium) 또는 '''콜럼븀'''(Columbium)은 화학 원소로 기호는 '''Nb'''이고 원자 번호는 41이다. 부드럽고 회색을 띠며 전성이 있는 전이 금속으로, 파이로클로어 광물과 콜롬바이트 광물에서 흔히 발견된다. 나이오븀이라는 이름은 그리스 신화에서 탄탈로스의 딸인 니오베에서 유래되었다.[1]

나이오븀은 탄탈럼과 물리적, 화학적 성질이 유사하여 두 원소를 구별하기 어렵다. 1801년 영국의 화학자 찰스 해처트는 탄탈럼과 유사한 새로운 원소를 보고하고 이를 콜럼븀이라고 명명했다. 1809년 영국의 화학자 윌리엄 하이드 울러스턴은 탄탈럼과 콜럼븀이 동일하다고 잘못 결론 내렸다. 1846년 독일의 화학자 하인리히 로제는 탄탈럼 광석에 두 번째 원소가 포함되어 있으며, 이를 나이오븀이라고 명명했다. 1864년과 1865년에 일련의 과학적 발견을 통해 나이오븀과 콜럼븀이 동일한 원소(탄탈럼과는 구별됨)임이 밝혀졌고, 한 세기 동안 두 이름이 서로 바꿔가며 사용되었다. 1949년에 이 원소의 이름은 공식적으로 나이오븀으로 채택되었다.

20세기 초에 이르러서야 나이오븀이 처음으로 상업적으로 사용되었다. 브라질은 나이오븀과 나이오븀과 철의 합금인 페로니오브의 주요 생산국이다. 나이오븀은 주로 합금에 사용되며, 그중 가장 많이 사용되는 곳은 가스 파이프라인에 사용되는 특수 강철이다. 합금이 최대 0.1%의 나이오븀만을 포함하더라도, 이 작은 비율의 나이오븀은 강철의 강도를 향상시킨다. 나이오븀을 함유한 초합금의 온도 안정성은 제트 엔진 및 로켓 엔진에 사용되는 데 중요하다. 나이오븀은 다양한 초전도체 재료에 사용된다. 티타늄 및 주석을 포함하는 이러한 제2종 초전도체 합금은 자기 공명 영상(MRI) 스캐너의 초전도 자석에 널리 사용된다. 나이오븀의 다른 응용 분야로는 용접, 핵 산업, 전자, 광학, 주화 및 보석류가 있다.

4. 4. 몰리브데넘 (Mo)

'''몰리브데넘'''은 원소 기호 '''Mo'''와 원자 번호 42를 갖는 6족 화학 원소이다. 몰리브데넘의 이름은 신라틴어 ''Molybdaenum''에서 유래되었으며, 이는 고대 그리스어 Μόλυβδος|molybdosgrc에서 유래되었고 "납"을 의미한다. 이는 아나톨리아어의 루비아어와 리디아어에서 차용어로 제안되었으며,[13] 그 광석이 납 광석과 혼동되었기 때문이다.[14] 순수한 몰리브데넘은 은색의 금속으로, 모든 원소 중 여섯 번째로 높은 녹는점을 가지고 있다. 단단하고 안정적인 탄화물을 쉽게 형성하며, 이러한 이유로 고강도 강철 합금에 자주 사용된다. 몰리브데넘은 지구상에서 자생 금속으로 존재하지 않고, 다양한 산화 상태로 광물 내에서 발견된다. 산업적으로 몰리브데넘 화합물은 고압 및 고온 응용 분야, 안료 및 촉매로 사용된다.

몰리브데넘 광물은 오래 전부터 알려져 있었지만, 이 원소는 1778년 칼 빌헬름 셸레에 의해 "발견"되었다(다른 금속의 광물 염과 구별되는 새로운 개체라는 의미에서). 금속은 1781년 페테르 야콥 옐름에 의해 처음으로 분리되었다.

대부분의 몰리브데넘 화합물은 물에 대한 용해도가 낮지만, 몰리브데넘을 함유한 광물이 산소와 물과 접촉하면 몰리브데산 이온 MoO42−가 용해되어 형성된다.

4. 5. 테크네튬 (Tc)

'''테크네튬'''은 원자 번호 43번, 기호 '''Tc'''를 갖는 화학 원소이다. 안정 동위 원소가 없는 가장 낮은 원자 번호의 원소이며, 모든 형태가 방사성이다. 거의 모든 테크네튬은 인공적으로 생성되며, 자연에서는 극소량만 발견된다. 자연 발생 테크네튬은 우라늄 광석에서 자발적인 핵분열 생성물로, 또는 몰리브덴 광석에서 중성자 포획으로 발생한다. 이 은회색, 결정성 전이 금속의 화학적 특성은 레늄과 망가니즈의 중간이다.

테크네튬의 많은 특성은 이 원소가 발견되기 전에 드미트리 멘델레예프에 의해 예측되었다. 멘델레예프는 자신의 주기율표에서 빈칸을 발견하고, 아직 발견되지 않은 원소에 임시로 에카망가니즈 (''Em'')라는 이름을 붙였다. 1937년에 테크네튬 (특히 테크네튬-97 동위 원소)은 최초의 인공적으로 생성된 원소로, 그 이름은 그리스어 τεχνητός|테크니토스el, 즉 "인공적인"에서 유래했다.

단명하는 감마선 방출 핵 이성체인 테크네튬-99m은 다양한 진단 검사를 위해 핵의학에서 사용된다. 테크네튬-99는 베타 입자의 감마선이 없는 방사성원으로 사용된다. 상업적으로 생산되는 장수명 테크네튬 동위 원소는 핵분열의 부산물이며, 핵연료봉에서 추출된다. 테크네튬의 동위 원소 중 반감기가 420만 년 (테크네튬-98)보다 긴 것이 없기 때문에, 수십억 년 된 적색 거성에서 1952년에 테크네튬이 검출된 것은 별이 무거운 원소를 생성할 수 있다는 이론을 뒷받침하는 데 기여했다.[1]

4. 6. 루테늄 (Ru)

'''루테늄'''(Ruthenium, '''Ru''')은 원자 번호 44번의 화학 원소이다. 주기율표에서 백금족에 속하는 희귀한 전이 금속으로, 다른 백금족 금속과 같이 대부분의 화학 물질에 반응하지 않는다. 1844년 러시아 과학자 카를 에른스트 클라우스가 발견했으며, 루테니아(루스의 라틴어)에서 이름을 따왔다. 루테늄은 백금 광석에 미량 포함되어 있으며, 전 세계 연간 생산량은 약 12톤이다. 주로 내마모성 전기 접점 및 후막 저항기 생산에 쓰이며, 일부 백금 합금에도 소량 사용된다.[1]

4. 7. 로듐 (Rh)

'''로듐'''은 희귀하고 은백색을 띠며 단단하고 화학적으로 불활성인 전이 금속이며 백금족에 속하는 화학 원소이다. 화학 기호는 '''Rh'''이며, 원자 번호는 45이다. 단일 동위 원소 103Rh로 구성되어 있다. 자연 발생 로듐은 자유 금속 형태로, 유사한 금속과 합금된 형태로 발견되며, 화학 화합물로는 절대 발견되지 않는다. 이는 가장 희귀한 귀금속 중 하나이며 가장 비싼 금속 중 하나이다(금은 현재 온스당 가격에서 1위를 차지하고 있다).

로듐은 부식에 강한 소위 귀금속으로, 백금족 금속의 다른 구성원과 함께 백금 또는 니켈 광석에서 발견된다. 1803년 윌리엄 하이드 울라스턴에 의해 그러한 광석 중 하나에서 발견되었으며, 강력한 산 혼합물인 왕수와 반응하여 생성된 염소 화합물 중 하나의 장미색 때문에 이름이 붙여졌다.

이 원소의 주요 용도(세계 로듐 생산량의 약 80%)는 자동차의 3방식 촉매 변환기 중 하나인 촉매로 사용되는 것이다. 로듐 금속은 부식과 가장 강력한 화학 물질에 대해 불활성이며, 희귀하기 때문에 로듐은 일반적으로 백금 또는 팔라듐과 합금되어 고온 및 부식 방지 코팅에 사용된다. 화이트 골드는 외관을 향상시키기 위해 얇은 로듐 층으로 도금되는 경우가 많으며, 스털링 실버는 변색 방지를 위해 로듐 도금을 하는 경우가 많다.

로듐 검출기는 원자로에서 중성자 플럭스 수준을 측정하는 데 사용된다.

4. 8. 팔라듐 (Pd)

'''팔라듐'''은 화학 원소로 원소 기호는 '''Pd'''이며 원자 번호는 46이다. 1803년 윌리엄 하이드 울러스턴에 의해 발견된 희귀하고 광택이 나는 은백색 금속이다. 울러스턴은 소행성 팔라스의 이름을 따서 팔라듐이라고 명명했는데, 소행성 팔라스는 그리스 신화의 여신 아테나가 팔라스를 죽였을 때 얻은 별칭에서 이름을 따왔다. 팔라듐은 백금, 로듐, 루테늄, 이리듐, 오스뮴과 함께 백금족 금속(PGMs)이라고 불리는 원소 그룹을 형성한다. 이들은 비슷한 화학적 성질을 가지고 있지만, 팔라듐은 녹는점이 가장 낮고 밀도가 가장 낮다.

팔라듐과 다른 백금족 금속의 독특한 특성은 광범위한 사용을 설명한다. 오늘날 제조되는 모든 제품의 4분의 1은 PGMs를 포함하거나 PGMs가 제조 과정에서 중요한 역할을 한다.[15] 팔라듐과 그 동족체인 백금 공급량의 절반 이상은 촉매 변환기에 사용되며, 이는 자동차 배기가스에서 발생하는 유해 가스(탄화수소, 일산화 탄소, 이산화 질소)의 최대 90%를 덜 해로운 물질(질소, 이산화 탄소, 수증기)로 변환한다. 팔라듐은 또한 전자 제품, 치과, 의학, 수소 정제, 화학 응용 및 지하수 처리에 사용된다. 팔라듐은 수소와 산소를 결합하여 전기, 열, 물을 생성하는 연료 전지에 사용되는 기술에서 핵심적인 역할을 한다.

팔라듐 및 기타 PGMs의 광석 매장은 희귀하며, 가장 광범위한 매장량은 남아프리카의 트란스발 분지를 덮고 있는 부시벨트 화성암 복합체의 노라이트 벨트, 미국 몬태나 주의 스틸워터 화성암 복합체, 캐나다 온타리오 주의 썬더 베이 구역, 러시아의 노릴스크 복합체에서 발견되었다. 재활용 또한 팔라듐의 공급원이며, 대부분은 폐촉매 변환기에서 나온다. 팔라듐의 다양한 응용 분야와 제한된 공급원은 이 금속이 상당한 투자 관심을 끌게 한다.

4. 9. 은 (Ag)

은 화학 기호 '''Ag'''(argentumla)와 원자 번호 47을 가진 금속 화학 원소이다. 부드럽고 흰색이며 광택이 나는 전이 금속으로, 모든 원소 중에서 가장 높은 전기 전도율과 모든 금속 중에서 가장 높은 열 전도율을 가지고 있다.

은은 오랫동안 귀금속으로 여겨져 왔으며, 장식품, 보석, 고가의 식기, 식기 및 통화 주화를 만드는 데 사용된다. 오늘날 은 금속은 전기 접점 및 전기 전도체, 거울 및 화학 반응의 촉매로도 사용된다.

4. 10. 카드뮴 (Cd)

'''카드뮴'''(Cd)은 원자 번호 48번의 화학 원소이다. 부드러운 청백색 금속으로, 12족의 아연, 수은과 화학적으로 유사하다. 아연처럼 대부분 화합물에서 산화 상태 +2를 선호하며, 수은처럼 전이 금속보다 낮은 녹는점을 갖는다. 카드뮴과 그 유사체는 원소 상태나 일반적인 산화 상태에서 부분적으로 채워진 d 또는 f 전자 껍질을 갖지 않아 전이 금속으로 간주되지 않는 경우도 있다. 지각에서 카드뮴의 평균 농도는 0.1~0.5ppm이다. 1817년 독일의 슈토로메이어와 헤르만이 탄산 아연 불순물에서 동시에 발견했다.

카드뮴은 대부분 아연 광석의 미량 성분으로, 아연 생산의 부산물이다. 오랫동안 안료나 강철의 부식 방지 코팅, 플라스틱 안정제로 사용되었다. 니켈-카드뮴 전지와 카드뮴 텔루라이드 태양 전지에 사용되지만, 독성과 규제로 인해 사용이 감소하는 추세이다.[16]

5. p-블록 원소

5주기 p-블록 원소에는 인듐(In), 주석(Sn), 안티모니(Sb), 텔루륨(Te), 아이오딘(I), 제논(Xe)이 있다.


  • 인듐은 액정 표시 장치(LCD)와 터치스크린의 투명 전극 재료, 얇은 막 형태의 윤활제, 저융점 합금 재료, 무연 땜납의 구성 요소 등으로 사용된다.[1]
  • 주석은 청동, 퓨터 합금 재료, 강철의 부식 방지용 도금 재료, 땜납 재료 등으로 사용된다.
  • 안티모니는 납과 주석의 합금 재료로 사용되어 땜납, 탄환, 볼 베어링의 특성을 향상시키며, 난연제의 첨가제로도 사용된다.
  • 텔루륨은 강철과 구리의 가공성을 향상시키는 합금 재료, 태양광 발전 모듈 및 반도체 재료로 사용된다.
  • 아이오딘은 영양, 아세트산 및 폴리머 생산, 방사선 조영제 등에 사용된다.[17]
  • 제논은 제논 섬광 램프, 제논 아크 램프, 전신 마취제, 엑시머 레이저, 레이저 펌핑, 우주선 이온 추진기의 추진제 등으로 사용된다.[18][24][25][26][28][29][30]

5. 1. 인듐 (In)

'''인듐'''(indium영어)은 원자 번호 49번의 화학 원소로, 원소 기호는 '''In'''이다. 희귀하고 매우 부드러우며, 가공이 쉽고 융해하기 쉬운 다른 금속이다. 화학적으로 갈륨 및 탈륨과 유사하며, 이 둘의 중간적인 성질을 보인다. 인듐은 1863년에 발견되었으며, 아연 광석에서 처음으로 존재가 확인된 스펙트럼의 인디고 블루 선에서 이름을 따왔다. 이는 새롭고 알려지지 않은 원소임을 나타냈다. 인듐 금속은 이듬해에 처음 분리되었다. 아연 광석은 인듐의 주요 공급원이며, 화합물 형태로 발견된다. 매우 드물게 자연 상태의 금속 입자로 발견될 수 있지만, 상업적 중요성은 없다.

인듐은 주로 액정 표시 장치(LCD)와 터치 스크린에서 인듐 주석 산화물 형태로 투명 전극을 만드는 데 사용되며, 이러한 용도가 전 세계 생산량의 대부분을 차지한다. 얇은 막 형태의 윤활제로도 널리 사용되며(제2차 세계 대전 동안 고성능 항공기의 베어링 코팅에 널리 사용되었다), 특히 낮은 녹는점을 가진 합금을 만드는 데 사용되며, 일부 무연 땜납의 구성 요소이기도 하다.[1]

인듐은 어떤 생물학적 역할도 하지 않는 것으로 알려져 있다. 알루미늄 염과 유사하게, 인듐(III) 이온은 주사로 투여될 경우 신장에 독성이 있을 수 있지만, 경구용 인듐 화합물은 염기성 조건에서 흡수가 잘 되지 않아 중금속 염의 만성적인 독성을 가지지 않는다. 방사성 동위 원소인 인듐-111(화학적으로 매우 적은 양)은 핵 의학 검사에서 사용되며, 표지된 단백질과 백혈구의 체내 이동을 추적하는 방사성 추적자로 사용된다.[1]

5. 2. 주석 (Sn)

'''주석'''은 기호 '''Sn''' (stannum|스타눔la)과 원자 번호 50번을 갖는 화학 원소이다. 주기율표의 14족 원소에 속하는 주족 금속이다. 주석은 인접한 14족 원소인 게르마늄과 납 모두와 화학적 유사성을 보이며, +2와 약간 더 안정적인 +4의 두 가지 가능한 산화 상태를 갖는다. 주석은 49번째로 풍부한 원소이며, 10개의 안정적인 동위원소를 가지고 있어 주기율표에서 가장 많은 수의 안정적인 동위 원소를 갖는다. 주석은 주로 광물 주석석에서 얻어지며, 여기서는 이산화 주석 (SnO2) 형태로 존재한다.

이 은색의 전성이 있는 전이 후 금속은 공기 중에서 쉽게 산화되지 않으며 다른 금속을 코팅하여 부식을 방지하는 데 사용된다. 기원전 3000년부터 대규모로 사용된 최초의 합금은 주석과 구리의 합금인 청동이었다. 기원전 600년 이후에는 순수한 금속 주석이 생산되었다. 구리, 안티몬, 납 등으로 구성된 85~90%의 주석 합금인 퓨터는 청동기 시대부터 20세기까지 식기로 사용되었다. 현대에는 주석이 많은 합금에 사용되며, 특히 60% 이상의 주석을 함유하는 주석/납 연 땜납이 가장 두드러진다. 주석의 또 다른 주요 용도는 강철의 내식성 주석 도금이다. 낮은 독성으로 인해 주석 도금된 금속은 통조림에 사용되기도 하며, 이 때문에 주로 강철로 만들어진 깡통이라는 이름이 붙었다.

5. 3. 안티모니 (Sb)

안티모니(stibiumla, 기호: '''Sb''')는 독성을 가진 화학 원소로, 원자 번호는 51이다. 광택이 나는 회색 준금속으로, 주로 황화물 광물인 앤티몬석(Sb2S3) 형태로 자연에서 발견된다. 안티몬 화합물은 고대부터 알려져 화장품으로 사용되었고, 금속 안티몬 역시 알려져 있었지만 주로 납으로 여겨졌다.

한동안 중국은 안티몬과 그 화합물의 최대 생산국이었으며, 대부분의 생산은 후난성의 시광산 광산에서 이루어졌다. 안티몬 화합물은 많은 상업 및 가정용 제품에서 발견되는 염소와 브롬 함유 난연제의 중요한 첨가제이다. 금속 안티몬의 가장 큰 용도는 납과 주석의 합금 재료로 사용되는 것이다. 이는 땜납, 탄환 및 볼 베어링에 사용되는 합금의 특성을 향상시킨다. 새로운 응용 분야로는 마이크로 전자공학에서 안티몬의 사용이 있다.

5. 4. 텔루륨 (Te)

텔루륨은 주로 합금에 사용되며, 특히 강철과 구리의 가공성을 향상시킨다. 태양광 발전 모듈 및 반도체 재료로도 쓰이며 텔루륨 생산의 상당 부분을 차지한다.

5. 5. 아이오딘 (I)

아이오딘과 그 화합물은 주로 영양에 사용되며, 산업적으로는 아세트산과 특정 폴리머의 생산에 사용된다.[17] 아이오딘의 비교적 높은 원자 번호, 낮은 독성 및 유기 화합물에 쉽게 부착되는 특성으로 인해 현대 의학에서 많은 방사선 조영제의 일부가 되었다. 아이오딘은 단 하나의 안정 동위 원소를 가지고 있다. 또한, 여러 아이오딘 방사성 동위 원소가 의료 분야에 사용된다.

아이오딘은 지구상에서 주로 수용성이 높은 아이오딘화물 I- 형태로 발견되며, 이는 바다와 염수에 농축되어 있다.

5. 6. 제논 (Xe)

제논은 화학 원소로, 화학 기호는 '''Xe'''이며, 원자 번호는 54이다. 무색, 무취의 무거운 비활성 기체인 제논은 지구 대기에 미량 존재한다.[18] 제논은 제논 섬광 램프[24] 및 제논 아크 램프[25]에 사용되며, 전신 마취제로도 사용된다.[26] 최초의 엑시머 레이저 설계는 제논 이량체 분자(Xe2)를 활성 레이저 매질로 사용했으며, 초기 레이저 설계는 제논 섬광 램프를 레이저 펌핑으로 사용했다.[28] 제논은 또한 가설적인 약하게 상호 작용하는 질량 입자[29]를 탐색하고, 우주선의 이온 추진기의 추진제로 사용되고 있다.[30]

6. 생물학적 역할

몰리브데넘은 질소 고정 등에 관여하는 효소의 구성 성분으로, 생물학적 역할을 하는 가장 무거운 원소 중 하나이다.[1][2] 아이오딘은 갑상샘 호르몬 합성에 필수적이며, 결핍 시 지적장애를 유발할 수 있다. 한국에서는 주로 해조류 섭취를 통해 아이오딘을 얻는다.

루비듐, 스트론튬, 이트륨, 지르코늄, 니오븀, 테크네튬, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 카드뮴, 인듐, 제논은 알려진 생물학적 역할이 없다. 주석은 쥐의 성장에 영향을 줄 수 있다는 제한적인 증거가 있다. 안티몬은 독성이 있다. 텔루륨은 일부 곰팡이가 아미노산 합성에 이용할 수 있다.

참조

[1] 웹사이트 Iodine http://www.3rd1000.c[...] 3rd1000.com 2012-08-13
[2] 웹사이트 WebElements Periodic Table of the Elements | Molybdenum | biological information http://www.webelemen[...] Webelements.com 2012-08-13
[3] 논문 A Superconducting Nb3Sn Coated Multicell Accelerating Cavity 1985
[4] 서적 The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe https://archive.org/[...] Black Dog & Leventhal Publishers
[5] 웹사이트 Periodic Table of Elements: Rubidium – Rb http://environmental[...] EnvironmentalChemistry.com 1995-10-22
[6] 웹사이트 Flame Tests http://webmineral.co[...] Webmineral.com 2012-08-13
[7] 웹사이트 Reactions of the Group 1 elements with oxygen and chlorine http://www.chemguide[...] Chemguide.co.uk 2012-08-13
[8] 서적 Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 http://www.iupac.org[...] RSC Publishing 2007-12-17
[9] 문서 Van der Krogt 2005
[10] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Press
[11] 서적 Encyclopedia of Inorganic Chemistry 2006-03-15
[12] 웹사이트 Occupational Safety and Health Guideline for Yttrium and Compounds http://www.osha.gov/[...] United States Occupational Safety and Health Administration 2007-01-11
[13] 웹사이트 Greek mólybdos as a Loanword from Lydian http://www.unc.edu/~[...] University of North Carolina at Chapel Hill
[14] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics Chemical Rubber Publishing Company
[15] 웹사이트 Palladium http://www.ipa-news.[...] International Platinum Group Metals Association
[16] 서적 Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology John Wiley & Sons
[17] 문서 Online Etymology Dictionary, s.v. iodine http://www.etymonlin[...]
[18] 간행물 Xenon http://www.infopleas[...] Columbia University Press 2007-10-23
[19] 웹사이트 Xenon http://periodic.lanl[...] Los Alamos National Laboratory, Chemical Division 2007-09-26
[20] 서적 Thermophysical properties of neon, argon, krypton, and xenon Hemisphere Publishing Corp.
[21] 간행물 Chemistry at its Most Beautiful http://www.chem.umn.[...] 2003-08-25
[22] 논문 Xenon's Inside Story
[23] 서적 Nuclear Reactor Physics https://books.google[...] Wiley-VCH
[24] 웹사이트 History http://www.milliseco[...] Millisecond Cinematography 2007-11-07
[25] 서적 Sound Person's Guide to Video https://archive.org/[...] Focal Press
[26] 논문 Xenon: elemental anaesthesia in clinical practice
[27] 논문 Stimulated Emission in the Vacuum Ultraviolet Region
[28] 서적 Laser Cladding https://books.google[...] CRC Press
[29] 논문 Xenon outs WIMPs http://www.nature.co[...] 2007-10-08
[30] 뉴스 Ion engine gets SMART-1 to the Moon http://www.esa.int/S[...] ESA 2007-10-01
[31] 논문 The essential metals for humans: a brief overview 2019
[32] 문서 Ultratrace minerals http://hdl.handle.ne[...] 1999
[33] 논문 Incorporation of tellurium into amino acids and proteins in a tellurium-tolerant fungi
[34] 뉴스 In Raising the World's I.Q., the Secret's in the Salt https://www.nytimes.[...] 2008-12-04


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