브로민 원소의 성질과 이용

세상을 보는 과학의 눈 - Science Wave

 

 

브로민(브롬 Bromine, Br) 원소의 성질과 이용

 

󰋯  원자번호：35

󰋯  족：17족(4주기)

󰋯  원자량：79.904

󰋯  밀도：3.1028 g·cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 7

󰋯  mp：-7.2℃ / 󰋯bp：58.8℃

 

‘브롬’이라는 명칭은 염소와 비슷한 냄새를 가졌으므로, 악취를 뜻하는 그리스어 bromos 에서 유래했다. 이 원소는 상온(20~25℃)에서 액체 상태로 존재하는 두 원소(수은과 브롬) 중의 하나이다. 약간 투명한 적갈색을 띤 브롬은 다른 원소와 잘 화합하고 부식성이 강하다. 자연계에서 브롬은 바닷물에 브롬화합물 상태로 대부분 녹아 있다.

 

자연계에는 순수한 상태로 존재하지 않으며, 순수한 브롬은 2개의 원자가 결합한 2원자 분자(Br₂)로 존재한다. 브롬은 주기율표에서 염소와 요드 중간에 위치하고 있다. 브롬의 비중은 3.1이므로 물의 약 3배이다. 실험실에서 스포이트로 브롬을 빨아들여 다른 비커로 옮기려 하면 비중이 커서(무거워서) 저절로 흘러내려가버린다. 비커에 브롬을 넣고 가열하면, 낮은 온도(58.8℃)에서 끓어 기체로 변하는데, 무거운 기체이므로 비커 바닥에 깔리게 된다. 그러므로 브롬의 이런 성질은 진화가 어려운 화재를 진압할 때 이용되기도 한다.

 

브롬은 프랑스의 발라데(Antoine Jerome Balad 1802-1876)와 독일의 뢰비크(Carl Jacob Löwig 1803-1876)가 1826년에 동시에 발견했다. 젊은 학생이던 발라데는 바닷가에서 발견한 해조를 태운 검은 잿물에 염소를 처리하자, 갈색으로 변하는 것을 보고 연구를 계속하여 브롬을 찾아냈다고 한다.

 

 

브롬은 바닷물에 65ppm(100만분의 65) 정도 포함되어 있으며, 이스라엘의 사해 속의 농도는 약 50,000ppm이라 한다. 흙속에도 5~40ppm 포함된 브롬은 지각에 62번째로 풍부한 원소이다.

 

브롬은 염도가 진한 해수나 소금광산의 염수정(鹽水井)에서 주로 생산한다. 추출 방법은 발라데의 방법을 개량한 것이다. 소금물에 염소(Cl) 가스를 처리하면 브롬염의 이온이 브롬으로 변한다.

 

2Br^-(브롬염의 이온) + Cl₂ → 2Cl^― + Br₂

​

1970년대까지 휘발유에 메틸브로마이드를 혼합하여 휘발유 속의 납 성분이 엔진에서 노킹현상을 일으키지 않도록 했다. 또한 브롬은 토양 속에 사는 매우 작은 선충(線蟲)을 퇴치하는 살충제(methyl bromide) 제조에 사용되었다. 그러나 브롬이 오존층을 파괴한다는 사실이 알려진 후 사용양이 크게 줄어들었다.

 

브롬은 피부에 묻으면 심한 화상을 일으킨다. 또한 그 증기는 코와 목의 점막을 상하게 하며, 중추신경계에도 독성이 있다. 그런 위험성을 모르고 19세기 말에서 20세기 초까지는 브롬화나트륨을 정신 긴장을 감소시키는 진정제로 이용했다고 한다.

 

 

셀레늄 원소의 성질과 이용