황

요약 주기율표 16족에 3주기에 속하는 칼코겐(chalcogen) 원소로 원소기호는 S, 원자량은 32, 녹는점은 115.21℃, 끓는점 444.6℃이다. 상온에서 주로노란색의 고체이며 연소할 때 푸른색 불꽃을 내면서 매우 강하고 지독한 냄새가 나는 이산화황(SO2)을 생성하며 많은 동소체와 동위원소가 존재한다.

주기율표(황)

원소기호	S
원자번호	16
화학계열	비금속, 칼코겐
원자량	32.065 g/mol
전자배열	1s2 2s2 2p63s2 3p4
상태	고체
밀도	α황 2.07 g/cm3(상온), β황 1.96 g/cm3(상온), γ황 1.92 g/cm3(상온)
녹는점	115.21℃
끓는점	444.6℃
융해열	1.727 kJ/mol(단사정)
기화열	45 kJ/mol(단사정)
비열용량	22.75 J/mol·K(25℃)
산화상태	6,5,4,3,2, 1, -1, -2
전기음성도	2.58 (Pauling scale)

역사

황은 고대로부터 유황으로 알려져 왔으며 황을 태워 그 연기로 소독하는 데 사용되었다고 한다. 그후 의약과 화약으로 널리 이용되어 왔다. 1777년에 앙투안 라부아지에는 황이 화합물이 아니라 원소라는 것을 확신하게 되었다. 영어의 sulfur 또는 sulphur는 산스크리트의 ‘불의 근원’을 뜻하는 Sulvere로부터 유래한 라틴어 Sulphurium이 그 어원이다.

황

황은 상온에서는 황색 비금속 고체이며 황은 푸른색 불꽃을 내면서 타고 매우 강하고 지독한 냄새가 나는 이산화황(SO₂)를 방출한다. 고체상태에서 고리왕관 모양의 S₈로 존재하는데 조건에 따라 결정구조가 다른 30여 개의 동소체를 갖는다. 95.3℃ 이하에서는 α황 S_α(斜方晶系黃)가 가장 안정한 형태로 황색을 띠며 자연황이나 승화황이 이에 속한다. 물에 녹지 않고 이황화탄소에는 잘 녹으며, 알코올·벤젠·에테르에도 다소 녹는다. 모든 황은 방치해 두면 α황이 된다.



95.3℃ 이상에서는 β황 S_β(單斜晶系黃)이 안정하며, 보통 황을 용융시킨 후 100℃에서 결정화하여 신속하게 냉각하여 석출되는 연노랑색의 결정이 β황이다. 이황화탄소, 알코올, 벤젠 등에 녹는다. 세 가지 동소체 중 가장 밀도가 크고 150℃ 이상에서 가열하여 녹은 황을 천천히 식히면 γ황 S_γ을 얻을 수 있다.

액체의 황을 물 속에서 급랭시키면 황갈색의 고무 모양 물질(고무 모양 황이라 한다)이 되는데 이것은 λ황·μ황의 혼합물로서 λ황만이 이황화탄소에 녹는다. 액체를 다시 고온으로 가열하면 기체가 되지만, 여기에는 S₈(황색), S₆, S₄(적색), S₂(황색) 등의 분자가 포함되어 있고, 고온이 될수록 해리하여 2000℃에서는 단원자의 S로 된다. 그 밖에 각종 비결정성 황이 알려져 있다.

절연체이고 열전도율이 낮으며 마찰하면 대전된다. 화학적으로는 산소와 비슷하고 상당히 활성이 강하다. 공기 중에서 가루 형태로 된 것은 상온에서 산화되며, 금·백금 이외의 금속과는 직접 반응한다.

천연으로는 자연황과 황철석·방연석·섬아연석·황동석·석고 등으로 산출되는데, 화산가스·온천·화산지대에서 황원소나 황화수소·아황산가스(이산화황)·황산 등의 형태로 존재한다. 생물체의 단백질에도 많이 함유되어 있다. 자연황은 화산지방에 많고 미국·일본·이탈리아 등이 주요 산지이다.

황에는 25개의 동위원소가 있는데 ³²S (95.02%), ³³S (0.75%), ³⁴S (4.21%), ³⁶S (0.02%) 네 개의 안정한 천연 동위원소와 ³⁵S을 비롯한 반감기가 짧은 방사성 동위원소들이 있다.

황의 제조법

황은 일반적으로 자연황을 함유하는 광석으로부터 얻으며 순도가 높은 황을 얻기 위해서 일련의 정제과정을 거친다. 각종 석유화학 공장의 폐가스에 함유되어 있는 황화수소의 일부를 연소시켜 이산화황으로 만들고, 이 이산화황과 탄소를 가열해서 황을 얻는 방법이 있다. 매연탈황에 의한 회수 방법은 공장·화력발전소의 매연 속에 함유된 이산화황은 회수한 다음 황을 얻는다. 이 방법은 이산화황이 대기오염의 원인이 되므로 환경오염의 방지와 황자원의 재이용이란 관점에서 세계적으로 중요한 과제가 되고 있다.

황의 용도

성냥·화학의 원료 및 약용·표백용으로 쓰인다. 황산 ·이황화탄소··성냥··흑색 화약··염료 등의 제조원료가 되며, 고무의 가황(황화·탈산황·황분말·침강황·콜로이드황 등이 사용된다)에 널리 쓰인다. 또 농약·살충제의 제조원료가 되며, 펄프공업(아황산법)·합성섬유공업에 쓰이며, 의약품으로는 국부자극제·살기생충제·살카이젠제와, 내복용의 정제황이 적합하며, 완하제로 변비와 치질환자에 사용된다. 황화 이온(S^2-)을 이용한 앙금생성반응으로 용액 속에 철 이온, 구리 이온, 납 이온이나 카드뮴 이온이 들어 있는지 확인할 수 있다.

황원소는 독성이 없으나 황화합물 이산화황이나 황화수소는 독성이 있으므로 사용 시 주의해야 한다.