11족 전이원소 - 구리, 은, 금, 뢴트게늄

1. 구리 (Cu, Copper) - 동전의 재료

 

 

 

구리는 부드럽고 북은색을 띤 금속 광택을 가진 금속입니다. 기원전 3000년경에는 정련해서 썼으며, 현대에도 철 다음으로 중요한 금속재료 중 하나입니다. 실온에서 구리의 전기 전도도는 은의 94%로, 은 다음으로 전기를 잘 흘려보내는 물질이며, 열도 잘 전달하기 때문에 전기기구의 배선, 부품, 회로, 케이블의 재료 등으로 사용되고 있습니다. 은보다 가격이 훨씬 저렴하기 때문에 은 보다 많이 쓰이고 있습니다. 구리는 아름다운 색채와 광택을 가지고 있으며 얇게 펴지는 전성과 길게 늘어나는 연성이 크기 때문에 다양한 가공품에 쓰이고 있습니다. 그 자체의 광택으로 건축 재료로 인기가 많고 건물을 아름답게 꾸며 줍니다. 세월이 지나면 구리 표면에는 녹청이라고 불리는 녹이 생겨 보호피막으로 작용합니다. 녹청이란 구리에 생기는 녹색을 띤 녹을 말하는데, 녹청의 성분은 구리에 함유된 불순물의 종류 및 구리가 놓인 환경조건 (공기와 수분)에 따라 다소 차이가 있으나, 주성분은 염기성 탄산 구리를 중심으로 한 염기성 화합물인 것으로 알려져 있습니다. 녹청의 독성에 관하여 1982~1984년 일본 후생성 연구팀이 동물실험을 실시한 적이 있는데, 급성 독성과 만성 독성을 조사한 결과, 녹청은 맹독이 아니며, 거의 무독성인 것으로 밝혀졌습니다. 구리의 이러한 특징으로 우리 실생활에서 지붕과 빗물받이 등에 사용되고 있습니다.

 

또한 여러가지 금속과 조합되어 다양한 합금을 만들 수 있기 때문에 조각품, 무기, 건축 자재 등에 광범위하게 이용되고 있습니다. 한국에서 현재 사용하는 주화에는 1원짜리 동전을 제외하고는 모두 구리 합금이 들어 있습니다. 구리는 역시 인간을 비롯해 생명활동에 필수적인 원소입니다. 

100원	백동화 (구리 75% + 니켈 25%)
500원
50원	니켈 백동화 (구리 70% + 니켈 12% + 아연 18%)
5원	황동화 (구리 60% +아연 40%)
구 10원
신 10원	동화, 알루미늄화 (구리 48% + 알루미늄 52%)

 

 

생체에서 활성산소의 일종인 초과산화물(superoxide)을 분해하는 효소 등에 함유되어 있습니다. 구리 이온은 은 이온보다 약하나 향균 및 살균작용을 합니다. 잡균으로 생기는 물때나 냄새를 방지하는 효과가 있습니다. 오징어나 문어 등의 해양 무척추동물은 체내의 산소 운반체로 구리 이온을 함유한 헤모사이아닌(hemocyanin)이라는 단백질을 이용합니다. 

 

 

2. 금 (Au, Gold) - 고대부터 장식품으로 사랑받은 금

 

 

 

금은 글자 그대로 금색의 아름다운 광택을 지닌 금속입니다. 인류가 가장 오래 전부터 이용해온 금속 중 하나이며 사금이나 자연금의 상태로 채굴됩니다. 밀도가 높고 부드러운 금속으로 연성과 전성이 영이적으로 높아 1g의 금으로 1m^2의 박 또는 3,000m의 길고 가는 선을 만들 수 있습니다. 금은 화학적으로 매우 안정하여 백금과 함께 이온화 경향(금속의 반응성)이 가장 낮습니다. 내식성이 높은 불변의 아름다움과 가공의 용이성, 희소성 덕분에 고대부터 통화나 보석 및 장식품으로 이용되었습니다. 일반적으로 사용되는 금화에는 약 10%의 구리가 첨가되어 있습니다. 금은 내식성이 우수하며, 열전도 및 전기 전도성이 우수하여 전자 부품의 단자 커넥터, 집적회로에 도금 처리, 금니에 이용됩니다. 또한 적외선을 잘 반사하는 성질이 있어 인공위성의 외면에 단열재로서 금박을 부착하기도 합니다. 디지털 카메라, 텔레비전, 휴대전화와 전자 기기등을 폐기할 때 사이안화 법과 수은 아말감 법으로 금을 회수할 수가 있는데 이렇게 추출한 금은 순도가 보통 85~98%입니다. 전기분해나 염소가스를 이용하면 더 높은 순도의 금을 얻을 수 있습니다. 제조되었다가 폐기되는 가전제품이나 자동차, 공업제품에 사용된 전자회로 기판에는 금이나 백금, 인듐과 같은 희소 금속이 들어 있는데, 하나의 기판에 사용되는 희소 금속흔 극히 미량일지라도 몇 개가 모이면 무시할 수 없는 양이 됩니다. 

 

3. 은 (Ag, Silver) - 전기가 가장 잘 통하는 금속

은은 은색의 아름다운 광택을 지닌 금속입니다. 금속 중에서 전기와 열을 가장 잘 전달하는 성질을 가지고 있습니다.  전성과 연성이 금 다음으로 큰 물질이며 은 1g으로 1,800m 이상까지 늘일 수 있다고 알려져 있습니다. 은은 쉽게 녹슬지 않지만 공기 중의 황가루 황수소와 이산화황 등의 황산화물과 반응하면 표면이 거무스름해 집니다. 중세에 '비소 독살'을 막기 위해 은접시와 은잔을 사용하기도 하였는데, 은접시 위에 비소를 올려 보아도 아무런 변화가 없습니다. 이는 중세에 사용한 비소에 불순물인 황화비소 등의 황분이 포함되어 있었기 때문인 것으로 추측할 수 있습니다. 은은 현대에 와서 장식품, 식기, 거울 등의 일상용품이나 컴퓨터, 휴대전화 등의 전자 기기에도 널리 쓰이고 있습니다. 브로민이나 아이오딘 등 할로젠과 결합한 화합물에 빛을 조사하면 변색되므로 사진 감광제로서 인화지와 필름, X선 사진 등에 이용됩니다. 은은 극히 미량이라도 물에 녹으면 은 이온을 형성합니다. 은 이온은 박테리아 등에 대해 강한 살균작용을 하므로 향균제로 널리 이용되고 있습니다. 예부터 우유 속에 은화를 넣거나 음식을 은 식기에 담으면 세균의 번식을 억제해 상하지 않고 오래 보관할 수 있다고 알려져 있습니다.