바륨(배리엄) 원소의 성질과 이용

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바륨(배리엄 Barium, Ba) 원소의 성질과 이용

  

󰋯  원자번호：56

󰋯  족：2족(2주기), 알칼리토금속

󰋯  원자량：137.33

󰋯  밀도：3.51 g.cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 18, 8, 2

󰋯  mp：727℃ / 󰋯bp：1,897℃

 

바륨(영어발음은 배리엄)은 은백색의 무른 금속으로 ‘알칼리토금속’에 속한다. 알칼리토금속(alkaline earth metal)이란 제2족에 속하는 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra을 말하며, 이들은 화학반응성이 상당히 강하고, 1족 알칼리금속보다는 단단하다. 이 원소는 영국의 화학자 데이비(Humphry Davy 1778-1829)가 1808년에 발견했다.

 

barium이라는 이름은 ‘무겁다’는 의미를 가진 그리스어 ‘barys ’에서 유래했다. 바륨은 비중(3.51)이 큰 탓으로 원광(原鑛)의 무게가 매우 무겁다.

 

바륨은 지구상에 6번째로 풍부하게 존재하는 원소이며, 대부분 중정석(重晶石 barite BaSO₄)이나 위더라이트(witherite BaCO₃)라는 광물 속에 포함되어 있다. 바륨은 활발한 화학반응성 때문에 자연계에 순수한 상태로 존재하지 못한다. 공기 중에서는 쉽게 산소와 결합하여 산화바륨(BaO)으로 되고, 물을 만나면 수소를 발생시킨다.

 

 

바륨 화합물인 염화바륨은 수용성이고 인체에 해롭다. 만일 그 용액을 들이킨다면 심장 박동이 불규칙한 증상(심방세동心房細動)이 일어나 생명이 위험하다. 반면에 황산바륨은 물에 녹지 않으며 삼키더라도 별다른 해가 없다. 이런 성질을 이용하여 병원에서는 환자의 장(腸) 상태를 진단할 때, 황산바륨 가루(병원에서는 이것을 ‘바륨 관장제’라 부름)를 진하게 탄 용액을 들이키게 한 후, X선 촬영을 한다. 장을 가득 채운 황산바륨 가루는 X선을 흡수하여 통과시키지 않으므로 필름 상에는 장의 모습이 하얀 상태로 선명하게 나타난다.

 

황산바륨은 물에 잘 녹지 않으며 매우 밝은 흰색이다. 그러므로 이 화합물은 흰색이어야 하는 사진 인화지, 인쇄용지, 플라스틱, 인공섬유 제조에 이용된다. 황산바륨과 황화아연을 혼합한 것은 흰색 페인트가 된다. 황산바륨은 원유나 천연가스를 시추할 때도 이용된다. 시추공에 무거운 황산바륨 용액을 붓고 시추하면 흰 구멍이 깨끗하게 만들어진다. 흥미롭게도 바륨 화합물을 고온으로 가열하면 초록빛을 내므로 불꽃놀이에 이용되기도 한다.

 

바륨은 공기나 물과 잘 화합하므로 진공관 속에 남은 공기를 제거할 때 이용한다(세슘 참고). 탄산바륨(BaCO₃)은 전자를 쉽게 방출하기 때문에 점화 플러그나 형광등 전극에 이용하기도 한다. 바륨은 고온초전도체 연구에서도 이용되고 있다.

 

 

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