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알루미늄(aluminium)

작성일 2010-08-20

원소기호 Al, 원자번호 13, 원자량 26.98145, 지각 중의 존재도 8.23%(3위), 안정핵종 존재비 27Al 100%, 녹는점 660.4℃, 끓는점 2,467℃, 비중 270(20℃), 전자배치 [Ne] 3s2 3p1, 주요 산화수 3.

주기율표 3B족에 속하는 금속원소의 하나. 알루미늄이라는 명칭은 백반(KAl(SO4)2 · 12H2O)의 라틴명 alumen에 유래하며 한때 aluminum이라고 명명되었다가 후에 aluminium이 되었다.

1827년 독일의 F. 뵐러는 염화알루미늄의 금속칼륨에 의한 환원으로 금속알루미늄을 분리하고 처음으로 그 성질을 정확하게 기술하여 일반적으로 뵐러가 이 원소의 발견자로 알려져 있다.

일반 사람들에게 이 금속이 소개된 것은 그 공업적 제조법을 연구한 프랑스의 H. E. S. C. 드비유가 1855년 파리 만국박람회에 이것을 출품했을 때이다.

알루미늄은 알루미노규산염광물 등으로 지구상에 널리 존재하며 지각에서의 존재도(存在度)는 산소·규소 다음으로 제3위지만 금속원소로는 제1위이다.

중요 광물로는 장석 · 운모 · 보크사이트 · 빙정석 · 고령토(高嶺土) 등이 있고 특히 보크사이트는 알루미늄 생산의 가장 주요한 광물이다.

보석으로서의 사파이어(청옥) 및 루비(홍옥)의 본체는 모두 동일한 산화알루미늄(Al2O3)이며, 강옥(커런덤)이라는 광물의 일종이다.

〔성질〕 은백색의 금속(면심입방격자)으로 보통 사용되는 금속 중에서는 마그네슘 다음으로 가볍고(철의 약 1/3), 연성(延性) · 전성(展性)이 크며, 앓은 박(箔)으로 만들 수 있다.

열전도도 0.487cal/㎝ · S · deg (20℃)로 철의 3배, 구리의 1/2이다.

또 자성(磁性)이 없으며 전기의 양도체(良導體)로 비저항(比抵抗)은 2.75×10-6Ωcm(20℃)이다.

굳기는 그다지 크지 않다(모스 굳기 2.9로 주석과 아연의 중간).

녹을 때의 숨은열〔潛熱〕이 크기 때문에 녹는데 시간과 에너지가 필요하다.

금속 표면은 가시광선과 자외선에 대한 반사율이 높고, 알루미늄 증착면(蒸着面)은 광학계용의 거울로 이용된다.

순도가 높은 알루미늄은 공기와 물에 대해 매우 강하다.

이것은 표면에 앓은 산화물 피막이 형성되어 내부를 보호하기 때문이다.

그러나 고온이 되면 갑자기 산화가 진행되고 녹는점 가까이로 가열하면 강한 빛을 내면서 연소하여 산화알루미늄(Al2O3)이 된다.

산에는 녹지만 진한 질산에는 산화물 피막을 형성하기 때문에 비교적 침식되지 않는 편이다.

알칼리에는 수소를 발생하면서 녹아서 알루민산염이 된다.

99.950%의 순도를 가진 알루미늄은 내산성이 있어서 질산이나 진한 황산 등의 용기로 사용되며 왕수(王水) · 알칼리에는 침식된다.

또 알루미늄은 일반적으로 고온에서는 반응성이 커지고 질소 · 탄소 · 붕소 · 규소 · 인 · 황 등 대부분의 비금속원소와도 직접 화합물을 만든다.

〔용도〕 가볍고 내식성이 뛰어나고 아름다운 광택이 있으며, 신전성 · 연성 · 주조성 등의 가공성이 뛰어나다.

전기의 양도체라는 알루미늄의 기본적 특색은 여러 가지 미량 합금원소의 첨가로 더욱 강화되어 두랄루민을 비롯한 각종 알루미늄 합금으로 실용화되었으며 전선 · 건축재료 · 항공기 · 자동차 · 기계공구 · 기구집기 · 포장재료 등 용도가 많다.

또 알루미늄 및 알루미늄합금은 양극산화처리(陽極酸化處理 ; 알루밀라이트)로 표면에 치밀한 피막을 형성시켜서 내식성을 향상시키거나 동시에 이 피막에 여러 색조를 갖게 할 수 있다.

이러한 표면처리기술의 발전도 용도의 확대를 촉진하고 있다.

알루미늄 분말과 산화철(Fe2O3) 분말의 혼합물(테르밋)에 점화하면 알루미늄이 산화되고 산화철은 환원되어 철이 되는데, 이 때 생기는 고열은 철의 용접(테르밋 용접)에 이용된다.

알루미늄의 이러한 화학적 활성은 크롬 · 망간 · 바나듐 등의 산화물을 환원하여 금속을 얻는 야금법(테르밋법)에도 이용되고 있다.


 

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양자수(quantum number) 2010.08.20
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