주석 원소의 성질과 이용

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주석(Tin, Sn) 원소의 성질과 이용

 

 

󰋯  원자번호：50

󰋯  족：14족(5주기) 후전이원소(post transition metal)

󰋯  원자량：118,71

󰋯  상대밀도(비중)：백(白)주석(7.365 g·cm^-3), 회(灰)주석(5.769 g·cm^-3)

󰋯  각 전자궤도 전자 수：2, 8, 18, 18, 4

󰋯  mp：231.93℃ / 󰋯  bp：2,602℃

 

주석(朱錫)의 영어는 tin이고 화학기호는 Sn이기에 기억하기 불편할 것이다. 원소기호가 된 Sn은 라틴어 stannum (원소)에서 유래했고, 영어 tin은 ‘Tinnia’ (신의 이름)에서 왔다. 

 

주석은 지구상에 양적으로 49번째 존재하는(약 0.004%) 비교적 희귀한 원소이다, 그러나 인류는 기원전 3,300년경부터 이 금속 원소를 이용하기 시작하여 청동기시대(靑銅器時代)를 열었다. 당시 이집트에서는 구리 80%에 주석 20%를 혼합한 청동(bronze)으로 접시와 그릇 등을 만들었다.

 

주석은 주석석(朱錫石)이라는 광물에 산화주석(SnO₂) 상태로 대부분 존재한다. 주석은 동소체(同素體)가 3종 있는 흥미로운 원소이기도 하다. 첫 번째 동소체는 전성(展性)이 좋은 백주석(white tin, 베타 주석)이고, 두 번째는 잘게 부스러진 회주석(gray tin, 알파 주석)이다. 회주석 입자는 다이아몬드 결정상을 하고 있다. 상온에서 금속 상태이던 백주석은 온도가 13.2℃ 이하로 내려가면 서서히 회주석으로 변한다. 이때 온도가 낮을수록 변화 속도가 빠르다.

 

 

세 번째 동소체 주석(brittle tin, 감마주석)은 온도가 161℃ 이상일 때의 주석이다. 1850년 러시아의   겨울은 유난히 추웠다. 이때 러시아 군인들은 백주석으로 만든 군복 단추들이 회주석으로 변하여 모두 부스러지는 신기한 일을 경험했다. 그때 주석병(tin disease)라는 말이 생겨나기도 했다.

 

주석을 얇게 편 주석박(朱錫薄 tin foil)은 수백 년 동안 음식 포장 등에 이용되었으나 지금은 알루미늄박이 대신한다. 주석은 잘 부식되지 않으므로 철판에 주석을 전기도금하여 주석쟁반을 만들기도 한다. 한때는 철판에 주석을 입힌 주석 캔을 만들었으나 지금은 플라스틱이나 알루미늄 캔으로 대체되었다.

 

낮은 온도에서 잘 녹는 땜납(solder)은 주석 33%와 납 67%의 합금이다. 파이프 오르간의 파이프는 주석과 납을 절반씩 섞은 합금이다. 트로피나 기념패를 만드는 백납(白鑞 pewter)은 주석 85%에 구리,  비스무트, 안티몬을 넣은 합금이다. 건물 실내의 자동 방화수 살수장치에 사용하는 ‘주석과 카드뮴 합금은 ‘카드뮴’ 항에서 설명했다. 그 외에 살균․살충제 제조에도 이용한다.

 

 

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