텅스텐 원소의 성질과 이용

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텅스텐(Tungsten, W) (중석重石) 원소의 성질과 이용

 

 

󰋯  원자번호：74

󰋯  족：6주기 6족, 전이원소

󰋯  원자량：183.84

󰋯  밀도：19.25 g/cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 32, 12, 2

󰋯  mp：3,422℃ / 󰋯  bp：5,555℃

 

무겁고 단단한 회색의 금속인 텅스텐(영어 발음은 텅스턴)은 스웨덴계의 독일인 화학자 쉴레(Carl Wilhelm Scheele 1742-1786)가 1781년에 발견했습. 그가 텅스텐을 찾아냈던 광석 명칭은 쉴라이트 (scheelite 회중석)라 불린다.

 

새로운 원소는 발견했으나 순수 분리하지 못하고 있을 때, 스페인의 호세(Juan Jose 1754-1796)와 엘화(Fausto de Elhuar 1755-1833) 형제가 1783년에 철망간중석(wolframite)이라는 광석에서 텅스텐을 순수하게 추출하는데 성공했다.

 

그들은 새로 발견한 원소를 볼프람(Wolfram, 영어발음은 울프럼)이라 불렀다. 그러나 오늘날 이 원소는 스웨덴어 tung sten (heavy stone)을 따서 텅스텐이라 부르고, 원소기호는 Wolfram의 머리글자인 W로 표시하게 되었다.

 

텅스텐을 우리말로는 ‘무거운 돌’의 한자어로 중석(重石)이라 한다. 1950년대에 강원도 영월군 상동읍의 대한중석 상동광산에서 채굴되던 중석광은 한때 우리나라 수출총액의 70%를 차지할 정도로 중요한 자원이었다. 그러나 1990년대 이후 이 광산은 폐광되었다.

 

 

텅스텐은 우라늄이나 금과 비슷할 정도로 밀도가 크며, 일반인이 무겁다고 생각하는 납보다 약 1.7배 더 무겁다. 텅스텐을 산출하는 중요 광석은 회중석(Ca, W, O)과 철망간중석(Fe, Mn, W, O)이고, 세계 최대 생산국(약 70%)은 중국이다.

 

텅스텐의 중요한 용도 중의 하나는 백열전구의 필라멘트로 사용하는 것이다. 전류가 흐르면 텅스텐 필라멘트는 전기저항에 의해 뜨겁게 달아올라 백색광을 낸다. 텅스텐은 모든 금속 원소 중에서 녹는 온도가 가장 높기 때문에 고온에서도 쉽게 녹아버리지 않는다. 또한 전구 속은 진공으로 만들어 텅스텐이 산화되지 않도록 한다. 그러나 텅스텐은 고열에 의해 서서히 끓어 증기가 되므로, 전구 안벽을 점점 어둡게 만들다가 수명을 다하고 끊어지게 된다.

 

텅스텐은 녹는 온도와 끓는 온도가 가장 높은 원소이므로 고열 전기 히터라든가 우주선 로켓의 노즐(분사구) 제조에 이용한다. 텅스텐과 철의 합금(텅스텐철)은 철제를 재단하거나 깎는 공구(선반), 회전톱날, 굴착기, 터빈의 날개 등으로 중요하게 이용한다.

 

 

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