수은
[ Mercury , 水銀 ]
- 요약
주기율표 12족 6주기에 속하는 아연족원소로 원소기호는 Hg, 원자량 200.59g/mol, 녹는점 -38.83℃, 끓는점 356.73℃, 밀도는 13.534g/cm3이다. 상온에서 은백색의 금속광택이 나는 무거운 액체금속이다. 전성(展性)·연성(延性)이 크고 팽창률과 표면장력이 매우 크며 중독의 위험성이 있다.
주기율표(수은)
| 원소기호 | Hg |
|---|---|
| 원자번호 | 80 |
| 화학계열 | 전이금속 |
| 원자량 | 200.59 g/mol |
| 전자배열 | 1s2 2s2 2p6 3S2 3P6 3d10 4S2 4p6 5s2 4d10 5p6 4f14 5d10 6s2 |
| 상태 | 액체 |
| 밀도 | 13.534g/cm3(실온) |
| 녹는점 | -38.83℃ |
| 끓는점 | 356.73℃ |
| 융해열 | 2.29kJ/mol |
| 기화열 | 59.11kJ/mol |
| 비열용량 | 27.983 J/mol·K(25℃) |
| 산화상태 | +2, +1 |
| 전기음성도 | 2.00(Pauling scale) |
역사
고대로부터 알려진 중요한 금속으로, 중국·인도 등에서도 많이 사용되었으며, BC 1500년경의 이집트의 분묘에서도 발견되었다. 황화수은(HgS)을 주성분으로 하는 천연광물인 진사(辰砂)를 태워 수은을 추출하는 것은 BC 300년경 로마의 테오프라스투스에 의하여 기록되었으며, 6세기 말경에는 금의 광석에서 금을 추출하는 데에 이미 수은이 이용되었다. 수은은 라틴어로 'hydrargyrum'이라고 하며, 이는 그리스어의 물을 뜻하는 'hydr'와 은을 뜻하는 'argyros'에서 만들어진 말이다.
라틴어에서는 'mercurium'이라고도 하는데, 이것은 중세 유럽에서 금·은·수은·구리·철·주석·납의 7종을 태양계에 속하는 별인 태양·달·수성·금성·화성·목성·토성에 대응시켰는데, 수은은 수성을 뜻하는 'mercury'와 관계가 있다고 하여 명명된 것이다. 영어의 'mercury'와 프랑스어의 'mercure'는 이 말에서 연유한다.
수은 Hg
유리상태로 존재하는 경우는 드물고 천연적으로 자연수은·준진사(準辰砂) 등이 광석으로서 채취되는 데 주요 광석은 진사( HgS)이다. 클라크수는 제65위, 바닷물 속에는 약 0.15μg/ℓ 함유되어 있다. 상온에서 액체인 금속으로 은백색의 금속광택이 나는 무거운 액체이다. 고체로 만들면 주석백색의 금속광택을 띠며 전성과 연성이 뛰어나다. 수은은 철·니켈·코발트·마그네슘 등을 제외한 대부분의 금속과 합금을 만들 수 있는 데 이를 아말감이라 한다.
염산에는 녹지 않지만, 질산에는 녹아 질산수은이 된다. 공기 중에서 건조할 경우에는 안정하지만, 300℃ 이상에서 산화수은이 되고, 400℃를 넘으면 다시 분해하여 수은이 된다. 습한 공기 중에서는 표면이 산화하여 회색 피막이 생긴다. 또 황과 서로 문지르면 쉽게 황화수은이 된다. 수은은 팽창률이 크며, 또한 온도가 변해도 팽창률이 거의 일정하다. 그래서 수은은 온도계를 만드는 데 많이 사용된다. 수은은 표면장력이 매우 큰 물질로, 15℃에서 물의 표면장력이 0.0735N/m인데 비해 수은의 표면장력은 무려 0.487N/m에 이른다. 때문에 수은 방울을 유리 위에 떨어뜨리면 구형에 가깝게 뭉쳐 있는 것을 볼 수 있다.
수은은 중금속의 하나로 중독의 위험성이 높다. 일반적으로 생선을 섭취하거나 물, 흙 등에 의해 체내로 수은이 들어오게 되는데, 이런 일이 반복되면 수은이 지속적으로 몸에 쌓이면서 중독 증세를 일으킨다. 수은에 중독되면 신경계에 이상이 생겨 언어 장애, 운동 장애 등이 나타나고 심하면 사지가 마비될 수도 있다. 수은 화합물에도 유독한 것이 많은데, 특히 승홍(昇汞)은 대단히 독성이 크다. 유기수은에 의한 중독은 미나마타병을 비롯한 환경오염과 관련하여 중요한 문제가 되어 있다.
천연동위원소로는 202Hg(29.86%), 200Hg(23.1%) 199Hg(16.87%), 201Hg(13.2%)을 비롯하여 7개가 존재한다.
제조법
광물 진사를 공기 속에서 가열하여 유리된 수은의 증기를 냉각실로 유도하여 응축시켜 만든다.
HgS+O2 → Hg+SO2
주로 헬스호프로(爐)·회전로 등을 사용한다. 이렇게 하여 만든 수은 속에는 구리·납·아연·주석·비스무트 등이 함유되어 있는 경우가 많으므로, 이것에 공기를 불어넣어 불순물인 금속을 산화시키고, 묽은 질산을 가하여 잘 흔들어 그것들을 녹여 제거하고, 다시 물로 잘 씻은 다음 무두질한 가죽으로 여과한다. 이렇게 해도 금·은 등이 남는 경우가 있으므로 정밀한 증류 등을 하여 정제한다.
수은의 제조공정
수은의 용도
금속 상태로 한란계·기압계와 여러 가지 이화학 기계, 수은등·정류기·펌프 등에 폭넓게 사용된다. 공업적으로는 식염수를 전해하여 수산화나트륨(가성소다)을 만들 때 수은법이 사용되고 많은 의약품의 제조 원료, 치과용 아말감으로도 사용된다. 예전에는 혼홍법(混汞法) 또는 아말감법이라 하여 금·은의 야금(冶金)에 사용되었으나 현재는 별로 사용되지 않는다.