아연(zinc)

원소기호 Zn, 원자번호 30, 원자량 65.39±2, 지각 중의 존재도 70ppm(23위), 안정핵종 존재도 Zn=48.89%, Zn=27.81%, Zn=4.11%, Zn=18.56%, Zn=0.62%, 녹는점 419.6℃, 끓는점 907℃, 비중 7.14(20℃), 물에 대한 용해도 7.1×10g/l, 전자배치 [Ar] 3d 4s, 중요 산화수 2.


주기율표 제2B족에 속하는 아연족 원소의 하나. 지각 중에 널리 분포되어 있으나 존재량은 많지 않다.


유리(遊離)된 금속으로는 산출되지 않으며 주요 광석은 섬(閃)아연석(ZnS) · 능(菱)아연석(ZnCO) · 이극석(異極石, Zn(OH)SiO · HO) 등이다.


〔역사〕 아연과 구리의 합금인 황동(놋쇠)은 오래 전부터 알려졌고 B.C. 4000년경에도 사용된 흔적이 있다.


아연 함유량이 적은 황동은 황금빛으로 아름다울 뿐만 아니라 기계적인 성질이 우수하여 널리 사용되었으며, 고대 로마에서는 화폐로 사용된 기록도 있다.


그러나 금속 아연이 만들어진 것은 그보다 상당히 후의 일이다.


인도와 중국에서 제련법(製鍊法)이 발전했다고 전해지며, 중국에는 오래된 아연화폐와 장식품이 남아 있다.


이 제련법은 17세기 전반에 유럽에 전해졌고, 18세기에는 영국에 제련공장이 설립되었으며, 그 후 대규모로 제조하게 되었다.


〔성질〕 은백색 푸른기를 띤 금속이며 용해 · 휘발하기 쉽다.


결정구조는 육방밀집격자(六方密集格子)이다.


조금 물러서 가공하기 어려우나 100~150℃에서 전성(展性) · 연성(延性)이 현저히 증대하여 얇은 판(板) · 선(線)으로 가공하기 쉽다.


200℃ 이상에서는 다시 물러져서 분말로 할 수도 있다.


건조한 공기 중 에서는 안정하나 축축한 공기 중 혹은 공기 존재하의 수중에서는 서서히 반응하여 수산화물이 된다.


  2Zn + 2HO + O → 2Zn(OH)


또 보통 공기 속에서는 이산화탄소가 존재하기 때문에 표면만이 산화되어 염기성 탄산아연의 조밀하고 엷은 회백색 막을 만들어 이것이 내부를 보호한다.


순도가 높을수록 공기 중에서는 산화되기 어렵다.


공기 중에서 강하게 가열하면 녹색을 띤 백색광(白色光)을 발하며 연소하여 산화물이 된다.


적열(赤熱)상태에서는 수증기와 이산화탄소에서도 산소를 빼앗아 일산화탄소가 된다.


또 암모니아에서는 질화물(室化物)이 된다.


분말 아연은 황과 고온에서 직접 반응하여 황화물이 되며 또 건조한 플루오르 · 브롬 등의 할로겐과는 수분이 존재할 때 반응하여 할로겐화물이 되나 수소 · 질소 · 탄소와는 고온에서도 반응하지 않는다.


〔용도〕 얇은 철판 위에 아연의 얇은 층을 피복한 함석은 철보다 이온화경향이 큰 아연으로 철을 씌움으로써 철의 부식을 막으며 지붕이나 각종 용기에 널리 사용되고 있다.


놋쇠는 구리와의 합금으로 색조가 아름답고 주조 · 가공이 용이하며 전성 · 연성 등 기계적 성질이 우수하여 선 · 판 · 관 등으로 기계· 일상용품 · 공예품 등에 사용되고 있다.


또 소량의 알루미늄 · 구리 등과의 합금인 아연다이캐스트 합금(예를 들면 Al 3.5~4.5%, Cu 0.75~1.25%, Mg0.02~0.08%, 나머지가 Zn)은 자동차나 계기 등의 부품으로 쓰이며 그 밖에 양은(洋銀) 등의 합금으로 쓰인다.


아연분말은 금 · 은의 습식제련법인 시안화법에서의 침전제이다.


묽은 산과 반응시켜 발생기의 수소를 발생시켜 환원제로 하고, 알킬화합물은 유기합성용 시약으로서 중요하다.


〔생리작용〕 아연은 모든 동물조직 속에 존재하는 미량 무기영양소의 하나로 특히 간 및 췌장에 많이 함유되어 있다.


아연이 인슐린 속에 함유되어 있으므로 인슐린의 생산 장기인 췌장에 아연이 많다.


또 장액 속에도 존재하며 디펩티다제 등의 효소 활성화에 유용하다.


아연이 부족하면 쥐는 성장이 늦어지고 체모(體毛)의 발달이 충분치 못하다.


사람은 체중 1kg당 0.3g 정도, 1일 10~20mmg 정도 필요하다.


 







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