수은 원소의 성질과 이용

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수은(Mercury, Hg) 원소의 성질과 이용

 

󰋯  원자번호：80

󰋯  족：6주기(12족), 전이원소

󰋯  원자량：200.59

󰋯  액체 상태의 밀도：13.534 g/cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 32, 18, 2

󰋯  mp：-38.83℃ / 󰋯  bp：356.73℃

  

은백색의 수은은 고대부터 알던 원소 물질이다. 수은은 상온 상압에서 액체 상태로 존재하는 유일한 금속이다(원자번호 35 브로민은 액체 상태로 존재하지만 금속이 아니다). 수은은 대단히 무거운 원소로서 전기를 잘 통한다. 그러나 다른 금속과 달리 열을 잘 전도하지는 않는다.

 

자연계에서 수은은 순수한 상태로 발견되기 어렵다. 수은을 많이 함유한 원광(原鑛)은 붉은 색을 가진 ‘진사’(辰砂 cinnabar)이다. 버밀리언(vermillion)이라는 붉은 색소는 진사를 환원시켜 만든 것이다. 진사의 주성분은 황화수은(HgS)이며, 스페인과 이탈리아 등지에서 많이 산출되었으나 2005년 이후 중국이 최대 산출국이 되었다.

 

수은은 진사를 가열했을 때 발생하는 증기를 응축시켜 추출한다.

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HgS + O₂ → Hg + SO₂

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중국과 이집트에서 수은을 이용한 역사는 서기전 1,500년이나 된다. 수은의 원소 이름은 태양계의 첫 번째 행성인 수성(Mercury；로마 신화 속의 신 이름)에서 왔으며, 수은의 원자기호인 Hg는 라틴어 hydragyrum (액체의 은)에서 따온 것이다.

 

상온에서 액체인 수은은 －38.83℃가 되면 고체가 된다. 수은을 가열하여 356.73℃ 이상이 되면 증기가 된다. 수은의 증기는 인체에 해롭다.

 

 

수은의 용도

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수은은 온도계, 기압계, 압력계, 형광등 안에 들어 있다. 가로등으로 사용하는 수은등(형광등 속에 수은 증기를 채운 조명등)에서는 청백색의 밝은 빛이 난다. 수은등에 전류가 흐르면 수은 증기로부터 파장이 짧은 자외선이 나오게 되고, 이 자외선은 전등 내벽에 칠해둔 형광물질을 자극하여 가시광선을 방사하도록 한 것이다.

 

수은의 흥미로운 성질 중 하나는 표면장력이 매우 크다는 점이다. 수은이 마루에 떨어지면 바닥의 물질에 부착하지 않고 작은 은구슬처럼 되는 것은 강한 표면장력 때문이다. 잘게 흩어진 수은 방울은 표면장력 때문에 서로 합치기조차 쉽지 않다.

 

수은은 금, 은, 아연, 니켈 등 다른 금속을 잘 녹이는데, 수은에 녹은 상태의 금속을 ‘아말감’이라 한다(원자번호 79 금 참조). 치과에서는 이빨 사이를 메울 때 은(銀)가루를 수은에 녹인 ‘은 아말감’을 사용한다.

 

수은은 금도 녹이기 때문에 금을 야금(冶金)할 때 필수적으로 이용된다. 금 원광을 수은에 녹인 ‘금 아말감’을 가열하면 수은이 먼저 끓어 증기가 되어 나오고 금만 남는다. 증기로 변한 수은은 응축시켜 재활용한다.

 

수은은 다른 중금속과 마찬가지로 인체에 매우 해롭다. 체내로 들어온 수은은 효소와 결합하여 효소의 촉매작용 기능을 방해하고, 신경조직 등에 피해를 준다. 수은은 휘발성이 크므로 그 증기는 폐나 소화기관을 통해 체내로 흡수될 수 있다. 그러므로 수은은 조심해서 다루어야 한다. 만일 수은이 마루 틈새에 들어가 청소할 수 없다면, 그곳에 황(S) 가루를 뿌린다. 황은 수은과 화합하여 인체에 무해한 황화물을 만들어버린다.

 

수은의 독성을 몰랐던 과거에는 체내에 축적된 수은의 영향으로 신경조직과 기타 기관에 심각한 피해를 입은 예가 다수 있었다. 대표적인 수은 중독 사건은 1950년대 말 일본에서 발생했던 유명한 공해병 ‘미나마타 병’이다.

 

수은과 염소의 화합물인 염화수은(HgCl)과 염화제이수은(HgCl₂)은 분자식이 비슷하지만 성질이 크게 다르다. 이 중에 ‘승홍’(昇汞)이라 불리는 염화제이수은은 한때 물에 녹여 살충제로 사용했으나 인체에 해롭다. 반면에 감홍(甘汞 calomel)이라 불리는 염화수은은 인체에 무독하다. 그래서 과거에는 농작물의 뿌리를 해치는 굼벵이 퇴치에 감홍을 이용하기도 했다. 그러나 오늘날에는 수은이 포함된 살충제는 환경오염 위험이 있어 어느 것도 사용하지 않는다.

 

‘수은전지’는 휴대용 전자기기의 전지로 많이 이용되고 있다. 수은전지의 음극은 아연이고 양극은 산화수은인데, 1.35V의 전류가 수명이 다할 때까지 일정하게 나오는 특징이 있다. 주기율표에서 수은 주변에 있는 금속 원소들은 모두 상온에서 고체인데 수은만 액체 상태인 것은 아직 원인을 모르는 매우 신비로운 일이다.

 

 

 

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