알칼리 토금속 (alkali earth metha)은 주기율표 2족에 속하는 원소 중 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba), 라듐 (Ra) 등 4가지 원소를 총칭합니다. 이 밖에 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg)을 포함하기도 합니다. 알칼리 토금속은 은백색 또는 회색의 금속으로 공기 중에서는 차츰 녹슬어 금속광택을 잃어버립니다. 녹물과 반응하여 수산화물을 만들며 모두 강한 염기입니다. 녹는점 및 끓는점은 모두 알칼리금속보다 높고 비중도 큽니다. 라듐을 제외하고 모두 경금속에 속합니다. 알칼리금속 다음으로 양성이 강하며, 2가지 양이온으로서의 화합물을 만들기 쉽고 이온화 경향이 크며, 화학적 성질이 활발합니다. 금속은 보통 수소, 질소, 산소, 염소 등과 직접 화합합니다.
1. 칼슘 (Ca, Calcium) - 뼈와 치아의 주성분
많은 사람들이 칼슘은 흰색의 원소라고 생각하지만, 사실 칼슘은 은백색의 금속입니다. 하얀색은 칼슘 자체의 색이 아닌, 칼슘 화합물의 색입니다. 칼슘은 물과 약하게 반응하여 수소를 발생시키며 녹습니다. 석회석, 석고, 방해석의 형태로 지각을 구성하는 중요한 성분일 뿐만 아니라 뼈와 치아 등 인체의 주성분 중 하나입니다. 칼슘을 주성분으로 하는 물질 중 하나로 '석회'가 있습니다. 천연 석회석은 탄산칼슘에서 나오며 시멘트의 원료가 됩니다. 계란 껍데기의 주 성분도 탄산칼슘입니다. 석회석을 고온에서 구우면 이산화탄소를 방출하고 생석회(탄화칼슘)가 됩니다. 생석회는 포장 식품의 건조제로 사용됩니다. 그리고 생석회에 물을 가하면 열을 발생하면서 소석회(수산화칼슘)이 됩니다. 칼슘은 석회석, 석고, 방해석 등 지각의 주요 구성 성분일 뿐만 아니라 뼈, 치아, 피부 등 생체 주성분이기도 합니다. 우리 몸에 가장 많은 금속 이온이며 뼈와 치아는 물론 세포와 체액에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 그중에 99%가 뼈와 치아에, 남은 1%는 혈액과 세포 안에 들어 있습니다. 진주는 탄산 칼슘의 결정과 단백질 층이 교차로 쌓여서 형성되는 생체 광물입니다.
2. 스트론튬 (Sr, Strontium) - 불꽃놀이의 붉은 불꽃
스트론튬은 부드러운 은백색의 금속으로 알칼리 토금속 중의 하나입니다. 화합물을 무색의 불꽃에 넣어 가열하면 아름다운 붉은색 불꽃반응을 보입니다. 이 때문에 염화스트론튬(SrCl2)은 불꽃놀이와 붉은색의 신호탄, 조명탄 등에 사용됩니다. 같은 알칼리 토금속의 칼슘과 성질이 비슷하며 뼈, 조개껍데기 등에 축적됩니다. 이 때문에 생물의 체내에는 항상 일정량의 스트론튬이 있습니다.
3. 바륨 (Br, Barium) - X선 촬영 조영제
바륨 또한 은백색을 띄는 금속으로 알칼리 토금속 중에서 밀도가 높은 편이며 그 화합물 역시 대부분 밀도가 높습니다. 바륨의 불꽃반응은 녹색이며 아세트산바륨은 불꽃놀이의 재료로 이용됩니다. 엑스선촬영의 조영제로 이용되는 '바륨'은 엑스선을 잘 통과시키지 않는 '황산바륨'입니다. 황산바륨(BaSO4은 물에 녹지 않기 때문에 인체에 흡수되지 않습니다. 수용성을 띠는 바륨 화합물은 강한 독성을 가지고 있습니다.
4. 라듐 (Ra, Radium) - 퀴리부부가 발견한 방사성 원소
1898년 퀴리 부부는 우라늄 광석을 정련하고 남은 찌꺼기(피치블렌드)에서 폴로늄과 함꼐 좀 더 방사능이 강한 라듐이라는 물질을 발견했습니다. 라듐을 발견해낸 당시에는 라듐에 의한 방사선이 체내 세포에 영향을 준다는 것에 대해 인지하지 못했으나, 유리 상자에 넣은 미량의 라듐을 옷 주머니에 넣고 다니다가 복부에 화상을 입은 사고가 발생함으로서 라듐이 인체에 미치는 영향에 대해 연구가 되기 시작하였습니다. 마리퀴리는 우라늄 광석에서 얻은 라듐을 오랜 시간동안 연구하였는데, 이로 인해 몸이 쇠약해졌고 혈액암인 백혈병으로 세상을 떠나게 되었습니다. 일명 '라듐 소녀들'사건으로 라듐이 체네에 다량 축적될 시에 인체에 심각한 위협을 줄 수 있음이 또다시 입증되기도 하였습니다. 하지만 현대에 와서는 라듐에서 나오는 방사선을쏘는 라듐 요법으로 체내 암 부위를 파괴하거나 라듐제를 투여하여 치료하기도 합니다.
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