란타넘(란탄) 원소의 성질과 이용

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란타넘(란탄, 랜서넘 Lanthanum, La)

원소의 성질과 이용

  

󰋯  원자번호：57

󰋯  족：3족(6주기), 란타넘족의 첫 번째 희토류 금속원소

󰋯  원자량：138.905473

󰋯  밀도：6.162 g/cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 18, 9, 2

󰋯  mp：920℃ / 󰋯  bp：3,464℃

 

란타넘(영어 발음은 랜서넘)은 란타넘족에 속하는 첫 번째 원소이다. ‘란타넘족(또는 란탄족 lantanide series) 원소’라 불리는 일련의 원소들은 원자번호 57 란타넘부터 58, 59, …… 71번 루테늄까지 15종을 말한다.

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이 계열의 원소들은 원자번호가 하나씩 늘어갈 때마다 최외각 전자궤도에 전자가 하나씩 증가하는 것이 아니라 그 아래에 있는 전자각으로 들어가 파묻혀버린다. 그러므로 란타넘족의 원소들은 화학성질이 각기 다소 다르게 나타난다.

 

은백색 금속인 란타넘은 스웨덴의 화학자 모잔더(Carl Gustaf Mosander 1797-1858)가 1839년에 발견했다. 그는 이 외에도 같은 족에 속하는 터븀(terbium Tb)과 어븀(earbium Er)을 찾아내기도 했다. 이 원소의 이름이 된 lantanum은 그리스어 lanthanein (숨겨진)에서 비롯되었다. 

 

란타넘은 화학반응성이 활발하고, 연성과 전성도 뛰어나며, 칼로 자를 수 있을 정도로 무르다. 산소를 만나면 빨리 산화물이 되고, 물을 만나면 수소를 발생시킨다. 란타넘을 포함하고 있는 광물에는 모나자이트(monazite)와 배스타나사이트(bastanasite)가 있다. 이 두 종류의 광물은 란타넘 외에 다른 희토류 원소들도 함유하고 있다.

 

 

'희토류 원소'가 된 란타넘족 원소들

 

란타넘족 원소들의 가장 중요한 상업적 용도는 서치라이트라든가 무대 조명, 영사기 등에서 고강도 빛을 내는 ‘탄소 아크등’의 전극(電極) 제조에 사용하는 것이다. 또 유리 제조 때 산화란타넘을 혼합하면 알칼리성 물질에 대한 내성이 강한 특수유리가 된다.

 

란타넘과 그의 화합물은 약간 독성이 있다. 우라늄이 핵분열을 할 때는 란타넘 동위원소도 생겨난다. 란타넘족의 15종 원소들은 일반인에게 친숙하지 않지만, 그 성질이 밝혀지면서 신소재, 의약, 강력 자석, 초전도체, 전지, 형광 색소, 원자로의 제어봉 등 여러 용도가 개발되어 대단히 귀중한 고가의 자원으로 등장했다. 오늘날 세계 각국은 희토류 토금속 원소 자원 확보 경쟁을 맹렬히 벌이고 있다.

 

이 계열의 원소들을 희토류 원소 또는 희토류 토금속(rare earth elements, metals)이라 부르는 것은, 지각(토양) 속에 매장된 양이 매우 적기 때문이다. 희토류 원소에는 란타넘족의 15종 원소 외에 스칸듐(22번)과 이트륨(39번)이 포함되므로 모두 17종이다. 그런데 예외로 이 중에 세륨은 지각 중에 상당히 많이 매장되어 있다.

 

 

바륨(배리엄) 원소의 성질과 이용