금

바닷물에서 채취하기도 하고, 선형 가속기에서 중성자와의 반응으로 얻을 수 있으며, 폐휴대폰에서도 회수할 수 있는 금은 그 고유한 색인 '노란색’을 뜻하는 앵글로-색슨어에서 영어 원소 이름이 명명되었다. 광석의 풍화 과정에서 산출되는 사금을 수은 아말감법, 사이안화법, 습식 공정, 건식 공정을 이용해 높은 순도의 금으로 분리한다. 상온에서 금의 밀도는 텅스텐과 매우 유사하며, -3~+5의 산화 상태를 가진다. 금은 예술 작품, 장식품, 의약품, 화폐로 쓰였으며, 전도성 성질을 가지기에 전자 제품의 재료로, 그리고 전자파를 잘 반사하기에 인공 위성에도 사용되었다. 다양한 크기의 금 나노 입자는 여러 가지 색깔을 가지며, 약물 운반체로 활용되거나 세포 표면의 항원의 존재나 위치를 확인하는 데 쓰인다.

고순도 금 결정()

목차

인류가 처음으로 사용한 원소들 중 하나인 금은 석영 맥에서 황철석(pyrite, FeS₂), 방연석(PbS), 회중석(scheelite, CaWO₄)과 함께 산출되며, 이 광물이 풍화 침식되어 생긴 사금 상태로 존재한다. 이런 금은 대부분 순금이 아니고, 보통 은을 포함한 합금 상태이거나 때로는 텔루륨, 구리, 납, 아연 등 다른 원소와 섞여 있다. 사금의 경우 금의 비중이 매우 높기에, 이러한 점을 이용하여 금을 분리하기도 한다. 금을 포함하는 덩어리 함금사니를 물속에서 좌우로 흔들면, 가벼운 토사는 제거되고 무거운 금은 그릇에 남게 되는 요분법과, 10여 개 연결한 홈통 안으로 물을 흘려 보내면서 함금사니를 넣어 토사를 제거하는 홈통법으로 일단 금을 얻는다.

수은과 아말감을 쉽게 만드는 금을 구리 판 표면 위로 흐르게 한 후, 수은을 증류하는 아말감법과 사이안화 소듐 용액에 녹인 금 수용액(NaAu(CN)₂)에 아연을 가하는 사이안화 법을 이용하여 금을 1차적으로 분리한다. 이 두 방법을 단독으로 사용하는 경우는 드물고 보통 함께 쓴다. 이렇게 분리된 금의 순도는 아직도 85~98 %이기에 전기 분해 과정을 거치거나, 용융 상태에서 염소 가스를 통과시켜 높은 순도의 금을 얻는다. 혹은 왕수(aqua regia)에 녹인 후, 고온에서 이산화 황(SO₂)을 이용해 환원시키는 방법도 사용한다.

금은 때때로 비스무트, 안티모니, 구리, 납, 은, 수은 등과의 합금(Au₂Bi, AuSb₂, Cu₃Au, AuPb₃, (Au,Ag)₃Hg₂) 형태로 존재한다. 금은 한떄 남아프리카공화국의 트랜스발 분지(Transvaal basin)에서 세계 총생산량의 40%가 산출되었지만, 지금은 중국이 최대 생산국이며, 인도, 태국, 중국이 귀금속으로 가장 많이 소비한다.

후기 석기 시대부터 장식품 혹은 예술 작품을 제작하는 데 금을 사용하였는데, 기원전 5천 년에 만들어진 것도 발굴되었다. 천연에서 쉽게 얻는 금의 영어 원소 이름은 ‘노란색’을 뜻하는 앵글로-색슨어 ‘geolo’에서 온 ‘Gold’이며, 기호 ‘Au’는 오로라와 같은 어원인 ‘빛나는 새벽’을 뜻하는 라틴어 ‘aurum’에서 왔다.

11족에 속하며 지각에 4.0x10^-7% 존재하는 금의 밀도는 상온에서 19.30 g/cm³, 액체 상태에서 17.31 g/cm³이고, 녹는점은 1064.18 도, 끓는점은 2856 도이며, +1과 +3의 가장 흔한 산화 상태를 가진다. 하지만 세슘화 금(CsAu)과 같은 -1 상태의 금이 다른 루비듐, 포타슘, 암모늄 양이온과의 화합물에서도 얻어진다. 황산 금(AuSO₄)에 있어서 +2 상태의 금 혹은 헥사플루오린화 금 이온(AuF₆^-)과 헵타플루오린화 금 이온(AuF₇^2-)에 있어서 +5 상태의 금이 존재한다.

자연계에는 금-197로 유일하게 존재하며, 질량수 169~205의 방사성 동위원소 36 가지가 얻어진다. 금은 쉽게 펼 수 있는 전성과 가늘게 뽑을 수 있는 연성을 가지고 있으면서, 한편으로 매우 무거운 금속이며, 바닷물 1km² 당 10~30 g의 금이 녹아있는 것으로 추정한다.¹⁾

무르고 비싼 금은 보석 및 장식품으로 쓰이며, 그 비율은 캐럿(K)으로 표시한다. 24K를 ‘순금’이라 부르며, 구리와의 6K 합금은 적갈색을 띠기에 ‘적금’, 알루미늄과의 14K 합금은 청동색을 띠기에 ‘청금’, 은과의 14K와 18K 합금은 황록색을 띠기에 ‘녹금’, 그리고 17.3% 니켈, 5.5% 아연, 2.2% 구리와 소량의 은을 섞은 18K 합금을 ‘백색 금’이라 한다.

초기에 화폐로 유통된 금과 은은 그 순도 및 중량을 일일이 측정하여 유통하였기에 ‘칭량 화폐’라고 하였다. 이후 이들을 특정한 값으로 표시하고 동시에 일정한 형상으로 주조한 ‘표준 화폐’ 또는 ‘본위 화폐’로 유통되었다. 특히 1816년 이탈리아에서 금화만을 본위 화폐로 하는 금본위제도가 채택되면서, 점차 금의 수요가 늘어나 파운드와 달러가 그 수요를 보충하였다. 그러자 국제 수지 흑자국들은 달러로 금을 구매하기 시작했고, 미국의 금 유출은 가파르게 증가되어, 1976년 금과 달러를 교환하는 이 제도는 폐지되었다.

금은 오래 전부터 의약품으로 쓰였으며, 19세기에는 우울증, 간질, 두통 치료제로 사용되었다. 전도성이 좋은 금은 전자 제품의 도선, 도선 연결 부품, 집적 회로에 많이 쓰인다. 금이 적외선, 가시광선, 마이크로파 등의 전자파를 잘 반사하기에 인공 위성과 우주인 보호 코팅, 고급 CD의 반사 판으로 사용된다.

100 나노미터 이하의 직경을 가진 금이 물에 분산되어 콜로이드 상태에 놓여있을 때, 이를 금 나노입자라고 부르는데, 다양한 크기의 이 입자들은 동시에 여러 가지 색깔을 가지며, 의약품 제조와 재료 과학에 쓰인다. 특히 금은 황을 포함하는 싸이올기(-SH)와 잘 결합하는데, 이 작용기를 가진 단백질 아미노산인 시스테인(cysteine, HSCH₂CH(NH₂)(CO₂H)은 금과 잘 흡착한다. 이러한 성질을 이용하면 항암제가 부착된 금 나노 입자를 약물 운반체로 사용할 수 있다. 오라노핀(auranofin)과 같은 금 화합물은 관절 연골이 손상되어 그 기능이 떨어지는 류마티스성 관절염 치료에 쓰인다. 특정 항체가 코팅된 금 콜로이드 입자는 세포 표면의 항원 존재나 위치 조사에 쓰인다. 금은 독성이 없지만, 금 이온은 피부와 눈에 염증을 일으키는 독성을 가진다.

금 나노 입자 기반 글루타싸이온(GSH) 검출 지시약()

1. Retrieved on 2017-12-22.