크롬(크로뮴) 원소의 성질과 이용

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크롬(크로뮴 Chromium, Cr) 원소의 성질과 이용

  

󰋯  원자번호：24

󰋯  족：6족(4주기)

󰋯  원자량：51.9961

󰋯  밀도：7.19 g·cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 13, 1

󰋯  mp：1,907℃ / 󰋯  bp：2,671℃

  

주기율표에서 6족의 첫 번째 원소인 크롬(크로뮴)은 은백색 광택이 나고, 단단하면서 연성(延性)이 좋은 금속이다. chromium이라는 말은 ‘chroma’(다채로운 색)라는 의미를 가진 그리스어에서 유래했는데, 크롬 화합물들이 바나듐 화합물처럼 여러 색을 가지고 있기 때문이다. 크롬은 프랑스 화학자 보쾨랭(Louis Nicolas Vauquelin 1763-1829)이 1797년에 처음 발견했다.

 

크롬은 지각 중에 21번째로 많은 원소이며, 크로마이트(chromite 홍연광, FeCr₂O₄)라는 광석으로부터 주로 생산한다. 중요 크로마이트 광산은 남아프리카, 카자흐스탄, 인도, 러시아, 터키 등에 있다.

 

크롬은 공기 중에서 산소와 결합하여 그 표면에 매우 치밀한 무색의 보호막을 형성한다. 이 보호막은 겨우 몇 층의 분자로 이루어져 매우 얇지만 내부로 다른 물질이 침투하는 것을 막아준다. 그러므로 크롬으로 표면을 입힌 구리나 청동, 철과 같은 금속은 강한 산성에도 잘 견디게 된다. 번쩍이는 자동차 범퍼라든가 오토바이 동체는 철판에 크롬을 도금한 것이다. 녹슬지 않는 스테인리스강은 철에 18%의 크롬을 합금한 것이다.

 

 

크롬의 이용도

 

크롬은 색소가 되는 중요한 원소의 하나이기도 합니다. 예를 들어 산화크롬은 녹색 색소로서 페인트라든가 그림물감을 제조하는데 쓰인다. 또 납과 크롬의 화합물인 ‘크롬옐로’(PbCrO4)는 노란색 물감이다. 어린이들이 타는 스쿨버스의 노란색 페인트는 바로 이 크롬엘로이다.

 

이름난 보석 속에도 크롬이 들어 있다. 루비의 붉은색은 코런덤(corundum)이라는 광물에 소량의 크롬이 섞인 것이고, 녹색 보석인 에메랄드는 베릴(beryl)이라는 광물에 크롬이 소량 포함된 것이다. 특별이 귀하고 흥미로운 보석인 ‘알렉산드라이트’(alexandrite)는 크리소베릴(chrysoberyl)이라는 광석에 크롬이 포함된 것이다. 이 보석은 광원(光源)에 따라 다른 색을 나타낸다. 예를 들어 장작불에 비치면 진한 붉은색으로 보이지만, 햇빛을 받으면 아름다운 푸른색이 된다.

 

크롬염의 독성을 이용하여 목재가 썩지 않도록 만든 CCA(chromated copper arsenate)라는 목재 방부 약물이 있다. 크롬, 구리, 비소의 화합물인 CCA를 처리한 목재는 곰팡이가 생겨나지 않고, 곤충이라든가 흰개미도 먹지 않으며, 바닷물 속에서는 해양동물이 구멍을 뚫지 않는다. 크롬염은 발암물질의 하나로 알려져 있으며, 일부 사람은 피부 알레르기를 일으키기도 한다.

 

크롬은 레이저 시대가 열리도록 한 원소이기도 하다. 최초의 레이저는 미국의 물리학자 마이만(Theodore H. Maiman 1927-2007)이 루비 결정(산화알루미늄에 소량의 크롬 포함)을 이용하여 1960년에 만들었다. 루비 레이저는 막대형으로 만든 루비 속의 크롬 원자를 크세논램프의 빛으로 자극하여 파장 694.3nm의 진한 붉은색 가시광선이 강력하게 방출되도록 한 것이다.

 

 

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